EP3138814A1 - Method for the recovery of inorganic potassium salts from of an anaerobic and/or aerobic treatment of at least partially accessible substrates - Google Patents

Method for the recovery of inorganic potassium salts from of an anaerobic and/or aerobic treatment of at least partially accessible substrates Download PDF

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EP3138814A1 EP15183881.0A EP15183881A EP3138814A1 EP 3138814 A1 EP3138814 A1 EP 3138814A1 EP 15183881 A EP15183881 A EP 15183881A EP 3138814 A1 EP3138814 A1 EP 3138814A1
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von anorganischen Kaliumsalzen aus wenigstens einem einer anaeroben und/oder aeroben Behandlung zumindest teilweise zugänglichen Substrat umfassend wenigstens die Schritte (a), (b), (c), (d), (e) und (f), nämlich eine Vorreinigung umfassend die Schritte (a), (b) und (c), d.h. ein Abtrennen von in dem Substrat enthaltenen Feststoffen ((a)), Entfernen von darin enthaltenen stickstoffhaltigen Verbindungen mittels Strippen, wobei der pH-Wert des Substrats vor Durchführung des Strippens durch Zugabe wenigstens eines alkalischen anorganischen Kaliumsalzes auf einen pH-Wert > 9 eingestellt wird ((b)) und anaerobe und/oder aerobe Behandlung des Substrats ((c)), wobei die Reihenfolge von (a), (b) und (c) variabel ist und nach von (a), (b) und (c) eine vorgereinigte Mischung (X) erhalten wird, Behandeln von (X) mittels Nanofiltration unter Erhalt eines Konzentrats (D1) und eines Permeats (D2) ((d)), Behandeln von (D1) mittels Elektrodialyse unter Erhalt eines Konzentrats (E1-K) und eines Diluats (E1-D) und Behandeln von(D2) mittels Elektrodialyse unter Erhalt eines Konzentrats (E2-K) und eines Diluats (E2-D) ((e)), Behandeln von (E1-K) und (E2-K) jeweils unabhängig voneinander mittels Kristallisation nach zumindest teilweisem Einengen der Konzentrate zur Gewinnung von jeweils in (E1-K) und (E2-K) enthaltenen anorganischen Kaliumsalzen, die von den in Schritt (c) eingesetzten alkalischen anorganischen Kaliumsalzen verschieden sind ((f)), wobei die nach Schritt (e) erhältlichen und in (E1-K) und/oder (E2-K) enthaltenen gelösten anorganischen Kaliumsalze und/oder die nach Schritt (f) jeweils erhältlichen anorganischen Kaliumsalze zur elektrolytischen Herstellung von den in Schritt (b) verwendeten alkalischen anorganischen Kaliumsalzen eingesetzt werden.The present invention relates to a process for recovering inorganic potassium salts from at least one substrate which is at least partially accessible to anaerobic and / or aerobic treatment and comprising at least the steps (a), (b), (c), (d), (e) and ( f), namely a pre-cleaning comprising the steps (a), (b) and (c), ie separating solids contained in the substrate ((a)), removing nitrogen-containing compounds contained therein by means of stripping, wherein the pH of the substrate is adjusted to a pH> 9 prior to stripping by adding at least one alkaline inorganic potassium salt ((b)) and anaerobic and / or aerobic treatment of the substrate ((c)), wherein the order of (a), (b) and (c) is variable and after (a), (b) and (c ) a prepurified mixture (X) is obtained, treating (X) by nanofiltration to obtain a concentrate (D1) and a permeate (D2) ((d)), treating (D1) by electrodialysis to give a concentrate (E1) K) and a diluate (E1-D) and treating (D2) by electrodialysis to give a concentrate (E2-K) and a diluate (E2-D) ((e)), treating (E1-K) and ( E2-K) each independently by crystallization after at least partial concentration of the concentrates for recovery in each case in (E1-K) and (E2-K) contained inorganic potassium salts, which are different from the used in step (c) alkaline inorganic potassium salts ((f)), wherein the after step (e) available and in (E1 -K) and / or (E2-K) contained dissolved inorganic potassium salts and / or the respectively obtainable after step (f) inorganic potassium salts for the electrolytic production of the alkaline inorganic potassium salts used in step (b).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von anorganischen Kaliumsalzen aus wenigstens einem einer anaeroben und/oder aeroben Behandlung zumindest teilweise zugänglichen Substrat umfassend wenigstens die Schritte (a), (b), (c), (d), (e) und (f), nämlich eine Vorreinigung umfassend die Schritte (a), (b) und (c), d.h. ein Abtrennen von in dem Substrat enthaltenen Feststoffen ((a)), Entfernen von darin enthaltenen stickstoffhaltigen Verbindungen mittels Strippen, wobei der pH-Wert des Substrats vor Durchführung des Strippens durch Zugabe wenigstens eines alkalischen anorganischen Kaliumsalzes auf einen pH-Wert > 9 eingestellt wird ((b)) und anaerobe und/oder aerobe Behandlung des Substrats ((c)), wobei die Reihenfolge von (a), (b) und (c) variabel ist und nach von (a), (b) und (c) eine vorgereinigte Mischung (X) erhalten wird, Behandeln von (X) mittels Nanofiltration unter Erhalt eines Konzentrats (D1) und eines Permeats (D2) ((d)), Behandeln von (D1) mittels Elektrodialyse unter Erhalt eines Konzentrats (E1-K) und eines Diluats (E1-D) und Behandeln von(D2) mittels Elektrodialyse unter Erhalt eines Konzentrats (E2-K) und eines Diluats (E2-D) ((e)), Behandeln von (E1-K) und (E2-K) jeweils unabhängig voneinander mittels Kristallisation nach zumindest teilweisem Einengen der Konzentrate zur Gewinnung von jeweils in (E1-K) und (E2-K) enthaltenen anorganischen Kaliumsalzen, die von den in Schritt (c) eingesetzten alkalischen anorganischen Kaliumsalzen verschieden sind ((f)), wobei die nach Schritt (e) erhältlichen in (E1-K) und/oder (E2-K) enthaltenen gelösten anorganischen Kaliumsalze und/oder die nach Schritt (f) jeweils erhältlichen anorganischen Kaliumsalze zur elektrolytischen Herstellung von den in Schritt (b) verwendeten alkalischen anorganischen Kaliumsalzen eingesetzt werden.The present invention relates to a process for recovering inorganic potassium salts from at least one substrate which is at least partially accessible to anaerobic and / or aerobic treatment and comprising at least the steps (a), (b), (c), (d), (e) and ( f), namely a pre-cleaning comprising the steps (a), (b) and (c), ie separating solids contained in the substrate ((a)), removing nitrogen-containing compounds contained therein by means of stripping, wherein the pH of the substrate is adjusted to a pH> 9 prior to stripping by adding at least one alkaline inorganic potassium salt ((b)) and anaerobic and / or aerobic treatment of the substrate ((c)), wherein the order of (a), (b) and (c) is variable and after (a), (b) and (c ) a prepurified mixture (X) is obtained, treating (X) by nanofiltration to obtain a concentrate (D1) and a permeate (D2) ((d)), treating (D1) by electrodialysis to give a concentrate (E1) K) and a diluate (E1-D) and treating (D2) by electrodialysis to give a concentrate (E2-K) and a diluate (E2-D) ((e)), treating (E1-K) and ( E2-K) each independently by crystallization after at least partial concentration of the concentrates for recovery in each case in (E1-K) and (E2-K) contained inorganic potassium salts, which are different from the alkaline inorganic potassium salts used in step (c) ((f)), whereby those obtainable after step (e) in (E1- K) and / or (E2-K) contained dissolved inorganic potassium salts and / or the respectively obtainable after step (f) inorganic potassium salts for the electrolytic production of the alkaline inorganic potassium salts used in step (b).

Einer anaeroben und/oder aeroben Behandlung zumindest teilweise zugängliche Substrate wie beispielsweise Klärschlamm, insbesondere aus Abwasser stammender Klärschlamm, Gülle oder Rückständen aus Biogasanlagen, sind dem Fachmann bekannt. Eine anaerobe Behandlung solcher Substrate, die einen anaeroben Abbau durch Mikroorganismen zur Folge hat, ist beispielsweise eine Gärung. Insbesondere steht hier die Methan-Gärung im Vordergrund. Bei der Methan-Gärung werden durch verschiedene in Abhängigkeit voneinander lebende Mikroorganismen am Ende der Abbaukette Methan und Kohlendioxid als Hauptendprodukte gebildet. Das entstehende Gasgemisch wird bekanntermaßen auch als Biogas bezeichnet und hat heutzutage eine deutliche industrielle und wirtschaftliche Relevanz, insbesondere im Sektor der Energieerzeugung. Eine aerobe Behandlung solcher Substrate, die beispielsweise einen aeroben Abbau durch Mikroorganismen unter Verwendung von Sauerstoff zur Folge hat, ist beispielsweise die Kompostierung oder die Nitrifikation. Ein weiteres Beispiel ist die aerobe biologische Behandlung von Abwasser unter Bildung von Bakterienmasse (Überschussschlamm) und Bildung von Kohlendioxid sowie Wasser.Anaerobic and / or aerobic treatment at least partially accessible substrates such as sewage sludge, in particular sewage sludge originating sewage sludge, liquid manure or residues from biogas plants are known in the art. Anaerobic treatment of such substrates, which results in anaerobic degradation by microorganisms, is for example fermentation. In particular, the focus here is on methane fermentation. In the Methane fermentation is formed by various interdependent microorganisms at the end of the degradation chain methane and carbon dioxide as major end products. The resulting gas mixture is also known as biogas and today has a significant industrial and economic relevance, especially in the energy production sector. For example, aerobic treatment of such substrates, resulting in, for example, aerobic degradation by microorganisms using oxygen, is composting or nitrification. Another example is the aerobic biological treatment of wastewater to form bacterial mass (excess sludge) and formation of carbon dioxide and water.

Ein Verfahren zur Gewinnung von Cellulose oder einer Mischung enthaltend wenigstens Cellulose und wenigstens Lignocellulose aus einem solchen, einer Gärung, d.h. einer anaeroben Behandlung, zumindest teilweise zugänglichem Substrat wird in der WO 2015/011275 A1 beschrieben.A process for obtaining cellulose or a mixture containing at least cellulose and at least lignocellulose from such fermentation, ie anaerobic treatment, of at least partially accessible substrate is disclosed in US Pat WO 2015/011275 A1 described.

Übliche Verfahren zur Reinigung bzw. Aufbereitung von Rückständen aus Biogasanlagen, Gülle oder Kläranlagen wie Klärschlamm, d.h. von einer anaeroben und/oder aeroben Behandlung zumindest teilweise zugänglichen Substraten, umfassen eine Abtrennung der darin enthaltenen Feststoffe beispielsweise mittels mechanischer Filtration, eine biologische Aufreinigung mittels Mikroorganismen (anaerob und/oder aerob mit Abtrennung der Biomasse) und ein Strippen insbesondere zur Entfernung von darin enthaltenen stickstoffhaltigen Verbindungen wie Ammoniak und Aminen, wobei die Reihenfolge dieser Schritte je nach eingesetztem Substrat variieren kann.Conventional methods for the purification or treatment of residues from biogas plants, manure or sewage treatment plants such as sewage sludge, i. from an anaerobic and / or aerobic treatment at least partially accessible substrates include a separation of the solids contained therein, for example by means of mechanical filtration, a biological purification by microorganisms (anaerobic and / or aerobic with separation of the biomass) and stripping in particular for the removal of contained therein nitrogen-containing compounds such as ammonia and amines, wherein the order of these steps may vary depending on the substrate used.

Die auf diese Art und Weise erhaltenen vorgereinigten Mischungen enthalten jedoch hohe Salzfrachten, insbesondere hohe Anteile an anorganischen Salzen, insbesondere an anorganischen Alkalimetallsalzen wie anorganischen Natriumsalzen, insbesondere Natriumchlorid, und/oder Kaliumsalzen, insbesondere Kaliumchlorid, Kaliumsulfat und/oder Aphthitalit (Glaserit, K3Na(SO4)2). Aufgrund der Gegenwart dieser Salze in vergleichsweise hohen Anteilen können die bei der Aufarbeitung von beispielsweise Rohschlamm anfallenden Abwässer nicht einfach in Flüsse oder Seen eingespeist werden, da die Mengen der darin enthaltenen Salze die gesetzlich festgelegten Einleitungsgrenzwerte überschreiten. Selbst wenn eine uneingeschränkte Einleitung möglich wäre, so würden die darin enthaltenen Salze, insbesondere die anorganischen Alkalimetallsalze, zudem ungenutzt entsorgt werden: Dies ist aus wirtschaftlicher Sicht jedoch unerwünscht, da neben Natriumsalzen wie Natriumchlorid, welches sich beispielsweise als Industriesalz oder als Streusalz für den Einsatz im Straßenwinterdienst eignet, insbesondere Kaliumsalze wie Kaliumchlorid und auch Kaliumsulfat zur Herstellung von Düngemitteln eingesetzt werden könnten. Es ist daher wünschenswert, wenn solche anorganischen Alkalimetallsalze, insbesondere anorganische Kaliumsalze, aus einer anaeroben und/oder aeroben Behandlung zumindest teilweise zugänglichen Substraten wie Klärschlamm isoliert und wiederverwertet werden könnten, wodurch gleichzeitig die Salzfracht der bei der Aufarbeitung von beispielsweise Klärschlamm anfallenden Abwässer erniedrigt werden würde, wodurch wiederum eine einfachere Entsorgung dieser ermöglicht werden würde.However, the prepurified mixtures obtained in this manner contain high salt loads, in particular high levels of inorganic salts, in particular inorganic alkali metal salts such as inorganic sodium salts, in particular sodium chloride, and / or potassium salts, in particular potassium chloride, potassium sulfate and / or aphthitalite (glaserite, K 3 Na (SO 4 ) 2 ). Due to the presence of these salts in comparatively high proportions, the effluents produced during the work-up of, for example, raw sludge can not simply be fed into rivers or lakes, since the amounts of the salts contained therein exceed the statutory discharge limits. Even if an unrestricted introduction would be possible, the salts contained therein, in particular the inorganic alkali metal salts, would also be disposed of unused. This is undesirable from an economic point of view, in addition to sodium salts such as sodium chloride, which, for example, as industrial salt or as road salt for use in winter outdoor service, in particular potassium salts such as potassium chloride and potassium sulfate could be used for the production of fertilizers. It is therefore desirable if such inorganic alkali metal salts, in particular inorganic potassium salts, could be isolated and recycled from an anaerobic and / or aerobic treatment at least partially accessible substrates, such as sewage sludge, whereby at the same time the salt load of the effluents resulting from the treatment of sewage sludge, for example, would be lowered , which in turn would allow for easier disposal of these.

Bei konventionellen Verfahren zur Reinigung bzw. Aufbereitung von Rückständen aus Biogasanlagen oder Kläranlagen wird das bereits vorstehend genannte Strippen, welches insbesondere zur Entfernung von darin enthaltenen stickstoffhaltigen Verbindungen wie Ammoniak und Aminen dient, üblicherweise in einem alkalischen Medium durchgeführt. Um ein solches alkalisches Medium bereitzustellen, werden üblicherweise alkalische anorganische Natriumsalze wie insbesondere Natriumhydroxid wiederkehrend eingesetzt, d.h. im Fall eines kontinuierlichen Verfahrens fortwährend hinzugegeben. Problematisch daran ist jedoch, dass die Zugabe solcher anorganischer alkalischer Natriumsalze wiederum insgesamt zur Erhöhung der Salzfracht beiträgt, was aus den im vorstehenden Absatz geschilderten Gründen unerwünscht ist. Die Verwendung von Natriumhydroxid hat zudem den Nachteil, dass dadurch insbesondere die Konzentration an Natrium-Ionen erhöht wird und dadurch insgesamt der Anteil an bei der Aufarbeitung anfallenden Natriumsulfat erhöht wird: dies ist jedoch ebenfalls unerwünscht, da die Möglichkeiten der Wiederverwertbarkeit von Natriumsulfat im Vergleich zu anderen anorganischen Alkalimetallsalzen, insbesondere Kaliumsalzen wie Kaliumchlorid, Kaliumsulfat und/oder Aphthitalit wesentlich geringer sind, insbesondere im Hinblick auf die Höhe der anfallenden Menge an Natriumsulfat. Der Einsatz von Kaliumhydroxid anstelle von Natriumhydroxid ist in der Praxis jedoch bislang unerwünscht, da Natriumhydroxid wesentlich preisgünstiger als Kaliumhydroxid ist. Es ist daher wünschenswert, ein Verfahren zur Gewinnung von anorganischen Kaliumsalzen zur Verfügung zu stellen, welches nicht nur eine direkte Wiederverwertbarkeit der gewonnenen anorganischen Kaliumsalze, sondern zudem eine Umwandlung dieser Kaliumsalze beispielsweise mittels elektrolytischer Verfahren in alkalische anorganische Kaliumsalze ermöglicht - wie insbesondere Kaliumhydroxid -, welche dann innerhalb desselben vorzugsweise kontinuierlichen Verfahrens rückgeführt werden und insbesondere innerhalb des Schritts des Strippens als anorganische Base zur Einstellen des pH-Werts eingesetzt werden können: auf diese Weise könnte eine Erhöhung der Salzfracht generell vermieden und insbesondere die Menge an unerwünschtem Natriumsulfat verringert werden und der Kostennachteil des Einsatzes alkalischer anorganischer Kaliumsalze wie Kaliumhydroxid im Vergleich zu Natriumhydroxid könnte zudem durch Umwandlung der isolierten anorganischen Kaliumsalze und Umwandlung dieser in zum Beispiel Kaliumhydroxid umgangen werden. Zudem könnten Kosten eingespart werden, die durch die Beschaffung und den Transport üblicherweise eingesetzten alkalischen anorganischen Natriumsalze generiert werden.In conventional processes for the purification or treatment of residues from biogas plants or sewage treatment plants, the above-mentioned stripping, which in particular serves to remove nitrogen-containing compounds such as ammonia and amines contained therein, is usually carried out in an alkaline medium. In order to provide such an alkaline medium, alkaline inorganic sodium salts such as, in particular, sodium hydroxide are usually used recurrently, that is, continuously added in the case of a continuous process. The problem with this, however, is that the addition of such inorganic alkaline sodium salts in turn contributes to the overall increase in the salt load, which is undesirable for the reasons described in the preceding paragraph. The use of sodium hydroxide also has the disadvantage that in particular the concentration of sodium ions is increased and thereby the proportion of accumulating in the workup of sodium sulfate is increased: but this is also undesirable, since the possibilities of reusability of sodium sulfate compared to other inorganic alkali metal salts, in particular potassium salts such as potassium chloride, potassium sulfate and / or aphthitalite are substantially lower, in particular with regard to the amount of the resulting amount of sodium sulfate. However, the use of potassium hydroxide instead of sodium hydroxide has been used in practice undesirable because sodium hydroxide is much less expensive than potassium hydroxide. It is therefore desirable to provide a process for recovering inorganic potassium salts which not only allows direct recovery of the recovered potassium salts, but also allows these potassium salts to be converted into alkaline inorganic potassium salts, for example by electrolytic processes, such as, in particular, potassium hydroxide can then be recycled within the same preferably continuous process and, in particular, can be used as an inorganic base to adjust the pH during the stripping step: in this way an increase in the salt load could generally be avoided and in particular the amount of undesired sodium sulfate reduced and the cost disadvantage The use of alkaline inorganic potassium salts such as potassium hydroxide in comparison to sodium hydroxide could also by conversion of the isolated inorganic potassium salts and conversion of these in Be Ispiel potassium hydroxide be bypassed. In addition, costs could be saved, which are generated by the procurement and transport of commonly used alkaline inorganic sodium salts.

Neben hohen Anteilen an anorganischen Salzen verbleiben auch nach Durchführung der vorstehend genannten üblichen Schritte wie Feststoffabtrennung, biologischer Behandlung und Strippen aber oftmals noch eine Reihe von Verbindungen oder Komponenten in der dann auf diese Weise vorgereinigten Mischung, welche nicht oder zumindest nicht in ausreichendem Maße biologisch abgebaut werden können, nämlich beispielsweise (i) Wirkstoffe aus Arzneimitteln und/oder Pestiziden, (ii) Huminsäuren bzw. huminsäureartige Verbindungen und (iii) sogenannte Schleimstoffe wie Glykosaminoglykane (GAG) oder Mucopolysaccharide. Die Gegenwart der Schleimstoffe kann bei Durchführung weiterer Reinigungsschritte mittels Membranverfahren wie Ultra-, Mikro oder Nano-Filtration oftmals problematisch sein, da diese sich als Membranbeläge auf den jeweils eingesetzten Membranen abscheiden können und somit die Lebensdauer und Wirksamkeit der eingesetzten Membranen verringern bzw. beeinträchtigen können. Die vorstehend genannten insbesondere organischen Verunreinigungen (i) bis (iii) sollten daher während der Abwasserbehandlung zu irgendeinem Zeitpunkt des Verfahrens abgetrennt werden. Eine mögliche Abtrennung stellt das Ausfällen zumindest der organischen Verunreinigungen (i) und (ii) im sauren Medium dar, wobei hierzu anorganische Säuren wie Salz- und/oder Schwefelsäure eingesetzt werden können bzw. werden, da diese Säuren vergleichsweise günstig kommerziell erhältlich sind. Durch Einsatz dieser Säure und insbesondere der darin enthaltenen Chlorid- bzw. Sulfat-Ionen wird jedoch insgesamt die Konzentration solcher Anionen und damit auch der Anteil gelöster anorganischer Salze erhöht: Mit anderen Worten trägt auch der Einsatz von Salz- und/oder Schwefelsäure zur Ausfällung der Verunreinigungen (i) und (ii) zur Erhöhung der Salzfracht insgesamt bei.In addition to high levels of inorganic salts, however, even after carrying out the abovementioned customary steps such as solids separation, biological treatment and stripping, a number of compounds or components are often left in the mixture, which is then pre-cleaned in this way, which does not biodegrade or at least do not biodegrade sufficiently For example, (i) drugs derived from drugs and / or pesticides, (ii) humic acids or humic acid-like compounds, and (iii) so-called mucilages such as glycosaminoglycans (GAGs) or mucopolysaccharides. The presence of the gums can often be problematic when carrying out further purification steps by means of membrane processes such as ultra-, micro or nano-filtration, since these can deposit as membrane coatings on the membranes used in each case and thus reduce or impair the lifetime and effectiveness of the membranes used , The above-mentioned particular organic impurities (i) to (iii) should therefore be separated during the wastewater treatment at any time during the process. A possible separation represents the failure of at least the organic impurities (i) and (ii) in an acidic medium, for which purpose inorganic acids such as hydrochloric and / or sulfuric acid can be used or are, since these acids are relatively inexpensive commercially available. By using this acid and in particular the chloride or sulfate ions contained therein, however, the concentration of such anions and thus also the proportion of dissolved inorganic salts is increased overall. In other words, the use of hydrochloric and / or sulfuric acid also contributes to the precipitation of the salts Impurities (i) and (ii) to increase the total salt load at.

Darüber hinaus wird üblicherweise zur Durchführung der Ultra-, Mikro oder Nano-Filtration eine pH-neutrale Mischung eingesetzt. Da beim vorstehend beschriebenen Schritt des Strippen dagegen üblicherweise im alkalischen Medium gearbeitet wird, ist auch aus diesem Grund oftmals die Zugabe von Säure wie anorganischer Säure, insbesondere Salz- und/oder Schwefelsäure, zur Neutralisierung notwendig. Auch hier wird durch Einsatz dieser Säure und insbesondere der darin enthaltenen Chlorid- bzw. Sulfat-Ionen insgesamt die Konzentration solcher Anionen und damit auch der Anteil gelöster anorganischer Salze erhöht. Der Einsatz von Salz- und/oder Schwefelsäure zur Durchführung der Neutralisation vor Durchführung der Ultra-, Mikro oder Nano-Filtration trägt also ebenfalls zur Erhöhung der Salzfracht insgesamt bei.In addition, a pH-neutral mixture is usually used to carry out the ultra, micro or nano-filtration. On the other hand, since the step of stripping described above is usually carried out in an alkaline medium, the addition of acid such as inorganic acid, in particular hydrochloric and / or sulfuric acid, for neutralization is often necessary for this reason as well. Again, by using this acid and in particular the chloride or sulfate ions contained therein, the concentration of such anions and thus also the proportion of dissolved inorganic salts are increased overall. The use of hydrochloric and / or sulfuric acid to carry out the neutralization before carrying out the ultra, micro or nano-filtration thus also contributes to increasing the total salt load.

Es ist daher wünschenswert, ein Verfahren zur Gewinnung von anorganischen Kaliumsalzen wie Kaliumchlorid, Kaliumsulfat und Aphthitalit zur Verfügung zu stellen, was nicht nur eine direkte Wiederverwertbarkeit der gewonnenen anorganischen Kaliumsalze, sondern zudem eine Umwandlung dieser Chlorid-und/oder Sulfat-haltigen Kaliumsalze in anorganische Säuren wie Salzsäure und Schwefelsäure ermöglicht, welche dann innerhalb desselben vorzugsweise kontinuierlichen Verfahrens rückgeführt werden und insbesondere zur Fällung der Verunreinigungen (i) und (ii) eingesetzt werden können: auf diese Weise könnte eine Erhöhung der Salzfracht durch den fortwährenden Einsatz jeweils neuer Salz-und/oder Schwefelsäure zum Zweck der genannten Ausfällung zumindest stark reduziert werden.It is therefore desirable to provide a process for recovering inorganic potassium salts such as potassium chloride, potassium sulfate and aphthitalite, which not only provides direct recyclability of the recovered inorganic potassium salts but also conversion of these chloride and / or sulfate-containing potassium salts to inorganic salts Acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid, which are then recycled within the same preferably continuous process and in particular for precipitation of the impurities (i) and (ii) can be used: in this way could increase the salt load by the continuous use of each new salt and or sulfuric acid are at least greatly reduced for the purpose of said precipitation.

Es besteht daher ein Bedarf an einem verbesserten Verfahren, welches die gezielte Abtrennung von anorganischen Kaliumsalzen aus der anaeroben und/oder aeroben Behandlung zumindest teilweise zugänglichen Substraten wie insbesondere aus Abwasser stammendem Klärschlamm, Rückständen aus Biogasanlagen und Gülle ermöglicht, um einerseits die so erhaltenen anorganischen Kaliumsalze ökonomisch wiederverwerten zu können und andererseits die Salzfracht der bei der Abwasseraufbereitung anfallenden Abwässer insgesamt zu verringern und insbesondere von diesen Salzen zumindest weitestgehend zu befreien und so eine einfachere Entsorgung dieser Abwässer zu ermöglichen. Insbesondere besteht ein Bedarf an einem solchen Verfahren, welches die zuvor dargestellten Nachteile bei üblichen Verfahren des Stands der Technik nicht aufweist.There is therefore a need for an improved process which allows the targeted separation of inorganic potassium salts from the anaerobic and / or aerobic treatment at least partially accessible substrates such as sewage sludge from sewage sludge, residues from biogas plants and manure, on the one hand, the inorganic potassium salts thus obtained on the other hand, to be able to economically recycle and, on the other hand, to reduce the total salt load of the wastewater produced during wastewater treatment and, in particular, to at least largely free it from these salts, thus making it easier to dispose of this effluent. In particular, there is a need for such a method which does not have the disadvantages previously described in conventional prior art methods.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Gewinnung von anorganischen Kaliumsalzen aus einer anaeroben und/oder aeroben Behandlung zumindest teilweise zugänglichen Substraten wie insbesondere aus Abwasser stammendem Klärschlamm, Rückständen aus Biogasanlagen und Gülle zur Verfügung zu stellen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein solches Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches es ermöglicht, die anorganischen Kaliumsalze, aus solchen einer anaeroben und/oder aeroben Behandlung zumindest teilweise zugänglichen Substraten wie insbesondere aus Abwasser stammendem Klärschlamm, Rückständen aus Biogasanlagen und Gülle, abzutrennen, um diese ökonomisch wiederverwerten zu können, beispielsweise als Düngemittel, und gleichzeitig zudem die Salzfracht der bei der Abwasseraufbereitung anfallenden Abwässer insgesamt zu verringern und diese insbesondere von diesen Salzen zumindest weitestgehend zu befreien und so eine einfachere Entsorgung dieser Abwässer zu ermöglichen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die zuvor dargestellten Nachteile bei üblichen Verfahren des Stands der Technik zu verringern bzw. zu umgehen.It is therefore an object of the present invention to provide a process for recovering inorganic potassium salts from at least partially accessible substrates from an anaerobic and / or aerobic treatment, such as sewage sludge originating from wastewater, residues from biogas plants and liquid manure. In particular, it is an object of the present invention to provide such a method which makes it possible, the inorganic potassium salts, from such anaerobic and / or aerobic treatment at least partially accessible substrates such as especially sewage-derived sewage sludge, residues from biogas plants and manure Separate, in order to be able to economically recycle them, for example as fertilizer, and at the same time also to reduce the salt load of wastewater treatment wastewater total and at least largely free these particular of these salts and thus allow easier disposal of this wastewater. In particular, it is an object of the present invention to obviate the drawbacks previously described in conventional prior art methods.

Diese Aufgabe wird gelöst durch den in den Patentansprüchen beanspruchten Gegenstand und den in der vorliegenden Beschreibung nachstehend offenbarten bevorzugten Ausführungsformen dieses Gegenstands.This object is solved by the subject matter claimed in the claims and the preferred embodiments of this subject disclosed hereinafter.

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Gewinnung von anorganischen Kaliumsalzen aus wenigstens einem einer anaeroben und/oder aeroben Behandlung zumindest teilweise zugänglichen Substrat umfassend wenigstens die Schritte (a), (b), (c), (d), (e) und (f), nämlich
eine Vorreinigung umfassend die Schritte (a), (b) und (c):

  1. (a) Abtrennen von in dem wenigstens einen, einer anaeroben und/oder aeroben Behandlung zumindest teilweise zugänglichen Substrat enthaltenen Feststoffen,
  2. (b) Entfernen von in dem wenigstens einen, einer anaeroben und/oder aeroben Behandlung zumindest teilweise zugänglichen Substrat enthaltenen stickstoffhaltigen Verbindungen mittels Strippen, wobei der pH-Wert des Substrats vor Durchführung des Strippens durch Zugabe wenigstens eines alkalischen anorganischen Kaliumsalzes auf einen pH-Wert > 9 eingestellt wird und
  3. (c) anaerobe und/oder aerobe Behandlung des einer anaeroben und/oder aeroben Behandlung zumindest teilweise zugänglichen Substrats,
    wobei die Reihenfolge dieser Schritte (a), (b) und (c) variabel ist und nach Durchführung dieser Schritte (a), (b) und (c) eine vorgereinigte Mischung (X) erhalten wird,
  4. (d) Behandeln der nach Durchführung der Vorreinigungsschritte (a), (b) und (c) erhaltenen vorgereinigten Mischung (X) mittels Nanofiltration unter Erhalt eines Konzentrats (D1) und eines Permeats (D2),
  5. (e) Behandeln des nach Schritt (d) erhaltenen Konzentrats (D1) mittels Elektrodialyse unter Erhalt eines Konzentrats (E1-K) und eines Diluats (E1-D) und Behandeln des nach Schritt (d) erhaltenen Permeats (D2) mittels Elektrodialyse unter Erhalt eines Konzentrats (E2-K) und eines Diluats (E2-D), und
  6. (f) Behandeln der nach Schritt (e) erhaltenen Konzentrate (E1-K) und (E2-K) nach zumindest teilweisem Einengen der Konzentrate jeweils unabhängig voneinander mittels Kristallisation, wobei Schritt (f) jeweils gegebenenfalls ein-oder mehrfach wiederholt wird, zur Gewinnung von jeweils in den Konzentraten (E1-K) und (E2-K) enthaltenen anorganischen Kaliumsalzen, die von den in Schritt (b) eingesetzten alkalischen anorganischen Kaliumsalzen verschieden sind,
dadurch gekennzeichnet, dass die nach Schritt (e) erhältlichen und in den Konzentraten (E1-K) und/oder (E2-K) enthaltenen gelösten anorganischen Kaliumsalze und/oder die nach Schritt (f) jeweils erhältlichen anorganischen Kaliumsalze zur elektrolytischen Herstellung von den in Schritt (b) verwendeten alkalischen anorganischen Kaliumsalzen eingesetzt werden.An object of the present invention is therefore a process for obtaining inorganic potassium salts from at least one at least partially anaerobic and / or aerobic treatment accessible substrate comprising at least the steps (a), (b), (c), (d), (e ) and (f), namely
a pre-purification comprising steps (a), (b) and (c):
  1. (a) separating solids contained in the at least one substrate which is at least partially accessible to anaerobic and / or aerobic treatment,
  2. (b) strip removal of nitrogen-containing compounds contained in the at least one substrate which is at least partially accessible to anaerobic and / or aerobic treatment, wherein the pH of the substrate before conducting the stripping by adding at least one alkaline inorganic potassium salt to a pH > 9 is set and
  3. (c) anaerobic and / or aerobic treatment of the substrate which is at least partially accessible to an anaerobic and / or aerobic treatment,
    wherein the order of these steps (a), (b) and (c) is variable and after carrying out these steps (a), (b) and (c) a prepurified mixture (X) is obtained,
  4. (d) treating the prepurified mixture (X) obtained after carrying out the prepurification steps (a), (b) and (c) by nanofiltration to obtain a concentrate (D1) and a permeate (D2),
  5. (E) treating the obtained after step (d) concentrate (D1) by electrodialysis to obtain a concentrate (E1-K) and a diluate (E1-D) and treating the obtained after step (d) permeate (D2) by electrodialysis under Obtaining a concentrate (E2-K) and a diluate (E2-D), and
  6. (f) treating the concentrates (E1-K) and (E2-K) obtained after step (e) after at least partial concentration of the concentrates in each case independently by crystallization, wherein step (f) is in each case optionally repeated one or more times, Recovery of each of the inorganic potassium salts contained in the concentrates (E1-K) and (E2-K), which are different from the alkaline inorganic potassium salts used in step (b),
characterized in that the obtained after step (e) and in the concentrates (E1-K) and / or (E2-K) dissolved inorganic potassium salts and / or after step (f) each available inorganic potassium salts for the electrolytic production of the used in step (b) alkaline inorganic potassium salts.

Wird die in Schritt (d) eingesetzte vorgereinigte Mischung (X) vor Durchführung der Nanofiltration neutralisiert, beispielsweise durch Einstellen eines pH-Werts im Bereich von 6-8 oder 7±0,25, so wird zur Einstellung dieses pH-Werts vorzugsweise wenigstens eine anorganische Säure ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Schwefelsäure und Mischungen davon eingesetzt. Vorzugsweise sind in den nach Schritt (e) erhältlichen Konzentraten (E1-K) und (E2-K) Chlorid-Ionen und/oder Sulfat-Ionen enthalten, aufgrund derer Gegenwart die Konzentrate (E1-K) und/oder (E2-K) vorzugsweise zur elektrolytischen Herstellung dieser zur Neutralisation eingesetzten Salzsäure, Schwefelsäure und Mischungen davon, eingesetzt werden.If the prepurified mixture (X) used in step (d) is neutralized before the nanofiltration is carried out, for example by setting a pH in the range of 6-8 or 7 ± 0.25, then at least one of these pH values will be used inorganic acid selected from the group consisting of hydrochloric acid, sulfuric acid and mixtures thereof. Preferably, in the concentrates (E1-K) and (E2-K) obtainable after step (e), chloride ions and / or sulfate ions are present, due to which the concentrates (E1-K) and / or (E2-K ) are preferably used for the electrolytic preparation of this used for neutralization hydrochloric acid, sulfuric acid and mixtures thereof.

Es wurde überraschend gefunden, dass es das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, anorganische Kaliumsalze, insbesondere Kaliumchlorid und Aphthitalit aus wenigstens einem einer anaeroben und/oder aeroben Behandlung zumindest teilweise zugänglichen Substrat wie insbesondere aus Klärschlamm, Gülle und/oder Rückständen aus Biogasanlagen, zu gewinnen und diese Salze somit für eine Vielzahl von Industriezweigen und für eine Vielzahl von Anwendungen nutzbar zu machen, beispielsweise als Düngemittel bzw. zur Herstellung von Düngemitteln. Insbesondere wurde dabei überraschend gefunden, dass es das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, anorganische Kaliumsalze, insbesondere Kaliumchlorid, Kaliumsulfat und/oder Aphthitalit in hohen Ausbeuten und/oder hohen Reinheitsgraden, beispielsweise in einer Reinheit im Bereich von 75 bis 95 Gew.-%, zu gewinnen.It has surprisingly been found that the process according to the invention makes it possible to obtain inorganic potassium salts, in particular potassium chloride and aphthitalite, from at least one substrate which is at least partially accessible to anaerobic and / or aerobic treatment, in particular from sewage sludge, manure and / or residues from biogas plants, and these Salts thus for a variety of industries and for a variety of applications make usable, for example as fertilizers or for the production of fertilizers. In particular, it was surprisingly found that the process according to the invention makes it possible to obtain inorganic potassium salts, in particular potassium chloride, potassium sulfate and / or aphthitalite, in high yields and / or high degrees of purity, for example in a purity in the range from 75 to 95% by weight ,

Zudem wurde dabei überraschend gefunden, dass es das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, anorganische Kaliumsalze, insbesondere Kaliumchlorid, Kaliumsulfat und/oder Aphthitalit von ebenfalls in den eingesetzten Substraten enthaltenen anorganischen Natriumsalzen wie Natriumchlorid abzutrennen und es insbesondere zu ermöglichen, dass die in den Substraten enthaltenen anorganischen Alkalimetallsulfatsalze hauptsächlich als Aphthitalit K3Na(SO4)2 zu erhalten, welches aufgrund des nur geringen Na-Gehalts, der bei nur ca. 6,9 Gewichtsprozenten liegt, im Gegensatz zu Natriumsulfat als Düngemittel eingesetzt werden kann.In addition, it was surprisingly found that the process according to the invention makes it possible to separate off inorganic potassium salts, in particular potassium chloride, potassium sulfate and / or aphthitalite from inorganic sodium salts, such as sodium chloride, likewise contained in the substrates used, and in particular to make it possible for the inorganic alkali metal sulfate salts contained in the substrates Mainly as Aphthitalit K 3 Na (SO 4 ) 2 to obtain, which can be used as fertilizer due to the only low Na content, which is only about 6.9 percent by weight, in contrast to sodium sulfate.

Ferner wurde überraschend gefunden, dass das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur die gezielte Abtrennung von anorganischen Kaliumsalzen aus wenigstens einem einer anaeroben und/oder aeroben Behandlung zumindest teilweise zugänglichen Substrat ermöglicht, sondern auch die Belastung an anorganischen Alkalimetallsalzen von bei einer solchen Aufarbeitung von solchen Substraten anfallenden Abwässern, d.h. deren Salzfracht, zu verringern, und so eine einfachere Entsorgung dieser Abwässer zu ermöglichen, beispielsweise durch eine Einleitung in Gewässer wie Flüsse oder Seen. Insbesondere kann der Salzgehalt solcher Abwässer auf Werte unterhalb der gesetzlich vorgegebenen Einleitungsgrenzen gesenkt werden.Furthermore, it has surprisingly been found that the inventive method not only allows the targeted separation of inorganic potassium salts from at least one of an anaerobic and / or aerobic treatment at least partially accessible substrate, but also the burden of inorganic alkali metal salts obtained in such a workup of such substrates wastewater ie their salt load, and thus facilitate the easier disposal of this effluent, for example by discharging it into waters such as rivers or lakes. In particular, the salinity of such wastewater can be reduced to values below the statutory discharge limits.

Es wurde zudem überraschend gefunden, dass es das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, dass die mittels des Verfahrens gewonnenen anorganischen Kaliumsalze, d.h. insbesondere die nach Schritt (e) erhältlichen und in den Konzentraten (E1-K) und/oder (E2-K) enthaltenen gelösten anorganischen Kaliumsalze und/oder die nach Schritt (f) jeweils erhältlichen anorganischen Kaliumsalze zur elektrolytischen Herstellung von den in Schritt (c) verwendeten alkalischen anorganischen Kaliumsalzen eingesetzt werden können, wodurch die Belastung der Abwässer durch anorganische Salze insgesamt nicht weiter erhöht wird, da somit zumindest ein Teil der gewonnenen Salze wieder in den Verfahrenskreislauf rückgeführt werden kann, insbesondere wenn das erfindungsgemäße Verfahren ein kontinuierliches Verfahren ist. Alkalische anorganische Kaliumsalze (oder andere alkalische anorganische Salze wie alkalische anorganische Natriumsalze, die zur Durchführung des Schrittes (c) erforderlich sind, müssen so nicht separat zugesetzt werden - oder zumindest nur ein einziges Mal zugesetzt werden - und tragen so nicht zu einer Salz-Belastung der Abwässer bei, insbesondere wenn das erfindungsgemäße Verfahren ein kontinuierliches Verfahren ist.It has also been found, surprisingly, that the process according to the invention makes it possible for the inorganic potassium salts obtained by the process, ie in particular the solutions obtainable after step (e) and contained in the concentrates (E1-K) and / or (E2-K) inorganic potassium salts and / or the inorganic potassium salts respectively obtainable after step (f) for the electrolytic production of the alkaline inorganic potassium salts used in step (c), whereby the As a result, at least part of the recovered salts can be returned to the process cycle, especially if the process according to the invention is a continuous process. Alkaline inorganic potassium salts (or other alkaline inorganic salts such as alkaline inorganic sodium salts required to carry out step (c) need not be added separately - or at least added only once - and thus do not contribute to salt stress the wastewater, especially if the inventive method is a continuous process.

Schließlich wurde überraschend gefunden, dass das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur eine direkte Wiederverwertbarkeit der gewonnenen anorganischen Kaliumsalze wie Kaliumchlorid und Aphthitalit ermöglicht, sondern zudem eine Umwandlung dieser Chlorid- und/oder Sulfat-haltigen Kaliumsalze in anorganische Säuren wie Salzsäure und Schwefelsäure ermöglicht, welche dann innerhalb desselben vorzugsweise kontinuierlichen Verfahrens rückgeführt werden können und insbesondere zur Fällung der im einleitenden Teil genannten Verunreinigungen (i) und (ii) eingesetzt werden können: auf diese Weise kann eine Erhöhung der Salzfracht durch einen fortwährenden Einsatz jeweils neuer Salz- und/oder Schwefelsäure zur genannten Ausfällung vermieden werden.Finally, it was surprisingly found that the inventive method not only allows direct recovery of the recovered potassium salts such as potassium chloride and Aphthitalit, but also allows a conversion of these chloride and / or sulfate-containing potassium salts into inorganic acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid, which then within can be recycled to the same preferably continuous process and in particular for precipitation of the impurities mentioned in the introductory part (i) and (ii) can be used: in this way can increase the salt load by a continuous use of each new hydrochloric and / or sulfuric acid to said Precipitation be avoided.

Zudem wurde überraschend gefunden, dass - sofern die in Schritt (d) eingesetzte vorgereinigte Mischung (X) vor Durchführung der Nanofiltration durch Zugabe wenigstens einer anorganischen Säure ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Schwefelsäure und Mischungen davon, neutralisiert wird, beispielsweise durch Einstellen eines pH-Werts im Bereich von 6-8 oder 7±0,25, - die zur Einstellung dieses pH-Werts vorgenannte wenigstens eine anorganische Säure aufgrund der Gegenwart von Chlorid-Ionen und/oder Sulfat-Ionen in den nach Schritt (e) erhältlichen Konzentraten (E1-K) und/oder (E2-K) elektrolytisch aus (E1-K) und (E2-K) herstellbar und so der fortwährende neue Zusatz von Säure vermieden und so ebenfalls eine Erhöhung der Salzfracht vermieden werden kann.In addition, it has surprisingly been found that - if the pre-purified mixture (X) used in step (d) is neutralized by carrying out the nanofiltration by adding at least one inorganic acid selected from the group consisting of hydrochloric acid, sulfuric acid and mixtures thereof, for example by adjusting a pH in the range of 6-8 or 7 ± 0.25, - the aforementioned at least one inorganic acid to adjust this pH due to the presence of chloride ions and / or sulfate ions in the after step (e) available Concentrates (E1-K) and / or (E2-K) can be produced electrolytically from (E1-K) and (E2-K), thus avoiding the continual addition of new acid and thus also an increase in the salt load can be avoided.

Substratsubstratum

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Gewinnung von anorganischen Kaliumsalzen aus wenigstens einem, einer anaeroben und/oder aeroben Behandlung zumindest teilweise zugänglichen, Substrat.The inventive method allows the recovery of inorganic potassium salts from at least one, an anaerobic and / or aerobic treatment at least partially accessible substrate.

Als einer anaeroben und/oder aeroben Behandlung zumindest teilweise zugängliche Substrate können insbesondere alle dem Fachmann im Zusammenhang mit der Gärung als ein Beispiel einer anaeroben Behandlung, insbesondere der Methan-Gärung, und der damit verbundenen Biogasproduktion bekannten Substrate eingesetzt werden. Hierzu gehören insbesondere alle Substrate, die faulbare, beziehungsweise gärbare und/oder aerob abbaubare, organische Verbindungen enthalten. Als Gärung wird bekanntermaßen der anaerobe Abbau von organischen Verbindungen und Komponenten durch Mikroorganismen bezeichnet, das heißt also die Zersetzung von komplexeren, gegebenenfalls polymeren organischen Verbindungen bzw. Komponenten wie Polysacchariden, Fetten und Eiweißen in niedermolekulare Verbindungen wie insbesondere Methan, Kohlendioxid und Wasser sowie auch Ammoniak und Schwefelwasserstoff.As an anaerobic and / or aerobic treatment at least partially accessible substrates, in particular all the skilled person in connection with the fermentation as an example of an anaerobic treatment, in particular methane fermentation, and the associated biogas production known substrates can be used. These include in particular all substrates containing rotatable, or fermentable and / or aerobically degradable, organic compounds. As fermentation known to be the anaerobic degradation of organic compounds and components by microorganisms, ie the decomposition of more complex, optionally polymeric organic compounds or components such as polysaccharides, fats and proteins in low molecular weight compounds such as methane, carbon dioxide and water and ammonia and hydrogen sulfide.

Vorzugsweise liegt das wenigstens eine einer anaeroben und/oder aeroben Behandlung zumindest teilweise zugängliche Substrat, in Form einer wässrigen Mischung vor.The at least one substrate which is at least partially accessible to anaerobic and / or aerobic treatment is preferably present in the form of an aqueous mixture.

Vorzugsweise ist das wenigstens eine einer anaeroben und/oder aeroben Behandlung zumindest teilweise zugängliche Substrat ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gras, Mais, Grassilage, Maissilage, Dünnschlempe, Futterrüben, Ganzpflanzsilagen, Grünschnitt, halmgutartige Biomasse, Industrieobst, Jauche, Presskuchen, Rapsextraktionsschrot, Rapskuchen, Rübenblattsilage, Zuckerrüben, Gülle, Bioabfällen und Klärschlamm, vorzugsweise Rohschlamm, insbesondere aus Abwasser oder Abwässern oder aus Rückständen von Biogasanlagen stammender Klärschlamm, vorzugsweise Rohschlamm. Unter "Gülle" wird im Sinne dieser Erfindung vorzugsweise Dünger wie Wirtschaftsdünger, besonders bevorzugt natürlich anfallender Dünger wie Wirtschaftsdünger verstanden, der wenigstens Urin und Kot landwirtschaftlicher Nutztiere beinhaltet. Abhängig von darin enthaltenen Mengen an Einstreu und umfasst der Begriff "Gülle" Dick- oder Dünngülle, Schwemmmist oder Flüssigmist. Insbesondere bevorzugt wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens als wenigstens ein einer anaeroben und/oder aeroben Behandlung zumindest teilweise zugängliches Substrat ein Substrat eingesetzt, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Klärschlamm, Gülle, Rückständen aus Biogasanlagen (sogenannte Gärreste) und Mischungen davon.Preferably, the at least one at least partially anaerobic and / or aerobic treatment substrate selected from the group consisting of grass, corn, grass silage, corn silage, Dünnschlempe, feed beet, whole plant silage, green waste, stalk biomass, industrial fruit, manure, press cake, rapeseed meal, rapeseed cake Beet leaf silage, sugar beet, manure, biowaste and sewage sludge, preferably raw sludge, in particular sewage or waste water or from residues of biogas plants derived sewage sludge, preferably raw sludge. For the purposes of this invention, "manure" is preferably understood as meaning fertilizer such as farm manure, particularly preferably naturally occurring manure such as farm manure, which contains at least urine and feces of agricultural livestock. Depending on the amount of bedding contained in it, the term "manure" includes thick or thin manure, Flourmist or liquid manure. In the context of the method according to the invention, at least one substrate which is at least partially accessible to anaerobic and / or aerobic treatment is particularly preferably used a substrate which is selected from the group consisting of sewage sludge, manure, residues from biogas plants (so-called fermentation residues) and mixtures thereof.

Erfindungsgemäßes VerfahrenInventive method

Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Verfahren ein Verfahren zur Gewinnung von anorganischen Kaliumsalzen ausgewählt aus der Gruppe umfassend wenigstens Kaliumchlorid, Kaliumsulfat und/oder Aphthitalit (Glaserit; K3Na(SO4)2), besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe umfassend wenigstens Kaliumchlorid und/oder Aphthitalit.The process according to the invention is preferably a process for obtaining inorganic potassium salts selected from the group comprising at least potassium chloride, potassium sulfate and / or aphthitalite (glaserite; K 3 Na (SO 4 ) 2 ), more preferably selected from the group comprising at least potassium chloride and / or Aphthitalit.

Vorzugsweise ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren neben der Gewinnung von anorganischen Kaliumsalzen auch zusätzlich die Gewinnung von anorganischen Natriumsalzen, insbesondere Natriumchlorid. Diese anorganischen Natriumsalze können ebenfalls mittels der Kristallisation gemäß Schritt (f) des erfindungsgemäßen Verfahrens aus den nach Schritt (e) erhaltenen Konzentrate (E1-K) und/oder (E2-K), insbesondere (E2-K), gewonnen werden.In addition to the production of inorganic potassium salts, the process according to the invention preferably also additionally permits the recovery of inorganic sodium salts, in particular sodium chloride. These inorganic sodium salts can also be obtained by crystallization according to step (f) of the process according to the invention from the concentrates (E1-K) and / or (E2-K) obtained according to step (e), in particular (E2-K).

Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Verfahren ein kontinuierliches Verfahren.Preferably, the process of the invention is a continuous process.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst drei Vorreinigungsschritte, nämlich die Schritte (a), (b) und (c), wobei die Reihenfolge dieser Schritte (a), (b) und (c) variabel ist und nach Durchführung von allen diesen Schritte (a), (b) und (c) eine vorgereinigte Mischung (X) erhalten wird, welche dann in dem nachfolgenden Schritt (d) eingesetzt wird.The process according to the invention comprises three pre-purification steps, namely steps (a), (b) and (c), wherein the order of these steps (a), (b) and (c) is variable and after all these steps (a) have been carried out , (b) and (c) a pre-purified mixture (X) is obtained, which is then used in the subsequent step (d).

Da die Reihenfolge der Schritte (a), (b) und (c) variabel ist, sind insbesondere folgende Varianten der Reihenfolge dieser Schritte zur Vorreinigung umfasst und bevorzugt:

  1. (i) Durchführung der Schritte (a), (b) und (c) nacheinander in dieser Reihenfolge. Die in Schritt (d) eingesetzte vorgereinigte Mischung (X) entspricht dann der nach Schritt (C) erhaltenen Mischung. Diese Reihenfolge ist insbesondere dann bevorzugt, wenn als Substrat Klärschlamm, vorzugsweise Rohschlamm, insbesondere aus Abwasser oder Abwässern stammender Klärschlamm, oder Gülle eingesetzt wird.
  2. (ii) Durchführung der Schritte (c), (a) und (b) nacheinander in dieser Reihenfolge. Die in Schritt (d) eingesetzte vorgereinigte Mischung (X) entspricht dann der nach Schritt (B) erhaltenen Mischung. Diese Reihenfolge ist insbesondere dann bevorzugt, wenn als Substrat Rückstände aus Biogasanlagen eingesetzt wird.
  3. (iii) Durchführung der Schritte (a), (c) und (b) nacheinander in dieser Reihenfolge. Die in Schritt (d) eingesetzte vorgereinigte Mischung (X) entspricht dann ebenfalls wie nach Variante (ii) der nach Schritt (B) erhaltenen Mischung.
Since the sequence of steps (a), (b) and (c) is variable, in particular the following variants of the sequence of these pre-purification steps are included and preferred:
  1. (i) performing steps (a), (b) and (c) sequentially in this order. The prepurified mixture (X) used in step (d) then corresponds to the mixture obtained after step (C). This sequence is particularly preferred when the substrate used is sewage sludge, preferably raw sludge, in particular sewage sludge originating from sewage or effluents, or manure.
  2. (ii) performing steps (c), (a) and (b) sequentially in this order. The prepurified mixture (X) used in step (d) then corresponds to the mixture obtained after step (B). This sequence is particularly preferred when residues from biogas plants are used as the substrate.
  3. (iii) performing steps (a), (c) and (b) sequentially in this order. The pre-purified mixture (X) used in step (d) then also corresponds to the mixture obtained after step (B) as in variant (ii).

Schritt (a)Step (a)

Schritt (a) der Vorreinigung innerhalb des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst eine Abtrennung von in dem wenigstens einen, der Gärung zumindest teilweise zugänglichen Substrat enthaltenen Feststoffen unter Erhalt einer Mischung (A). Diese Mischung (A) kann als vorgereinigte Mischung (X) in Schritt (d) eingesetzt werden, sofern Schritt (a) erst nach Schritt (b) und (c) durchgeführt wird.Step (a) of the pre-purification within the method according to the invention comprises a separation of solids contained in the at least one substrate which is at least partially accessible to the fermentation to obtain a mixture (A). This mixture (A) can be used as a prepurified mixture (X) in step (d), provided that step (a) is carried out only after step (b) and (c).

Vorzugsweise erfolgt die Abtrennung der Feststoffe in Schritt (a) mechanisch, besonders bevorzugt in Form einer mechanischen Separation. Hierfür geeignet ist beispielsweise eine Abtrennung mittels Rechen und/oder Sandfängen. Im Rahmen dieser Separation können die dem Fachmann in diesem Zusammenhang bekannten mechanischen Separationsverfahren eingesetzt werden. Bei diesen Separationsverfahren handelt es sich insbesondere um das Sedimentieren, Zentrifugieren und Filtrieren beziehungsweise Siebfiltrieren, gegebenenfalls in Kombination mit Pressen (Anwendung von Filterpressen). Solche Separationsverfahren sind beispielsweise durch Verwendung gängiger Anlagen und Geräte, wie sie dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt sind, durchführbar. Innerhalb vieler dieser Anlagen und Geräte werden auch mehrere der genannten Separationsverfahren beziehungsweise Separationsprinzipien miteinander kombiniert. Einsetzbare Anlagen sind beispielsweise Vakuumbandfilter. Entsprechende Sieb- und Filtrationsanlagen sowie eine entsprechende Auswahl von Sieben und/oder Filtern können vom Fachmann problemlos ausgewählt werden. Auch mittels Ultrafiltration und/oder Mikrofiltration kann eine Abtrennung der Feststoffe gemäß Schritt (a) erfolgen. Dieser Sieb- beziehungsweise Siebfiltrationsschritt kann bevorzugt noch durch eine zusätzlich erfolgende Spülung des Siebrückstands mit Wasser ergänzt werden. Die Abtrennung der Feststoffe gemäß Schritt (a) kann zudem mittels Wendelfilter und/oder Sandfilter erfolgen sowie durch Sedimentation im Absetzbecken. Ein Überblick über einsetzbare Separationsverfahren und Separationsprinzipien ergibt sich aus der allgemeinen Fachliteratur, beispielsweise aus " Technische Mikrobiologie" von Hermann Kretzschmar, Seiten 265 bis 286, (Parey, 1968, ISBN 3489715144 ) oder auch dem Handbuch " Filters and Filtration Handbook" (Elsevier, Advanced Technology, 4th Edition, ISBN 185617322 ).The separation of the solids in step (a) preferably takes place mechanically, more preferably in the form of a mechanical separation. For this purpose, for example, a separation by means of rakes and / or sand traps is suitable. In the context of this separation, the mechanical separation method known to the person skilled in the art can be used. These separation processes are, in particular, sedimentation, centrifuging and filtration or sieve filtration, optionally in combination with presses (application of filter presses). Such separation processes can be carried out, for example, by using conventional equipment and devices, as are known to the person skilled in the art. Within many of these systems and devices, several of the separation processes or separation principles mentioned are interrelated combined. Applicable systems are, for example, vacuum belt filters. Corresponding screening and filtration systems and a corresponding selection of sieves and / or filters can be easily selected by the skilled person. Also by ultrafiltration and / or microfiltration separation of the solids according to step (a) can be carried out. This sieve or sieve filtration step can preferably be supplemented by an additional flushing of the sieve residue with water. The separation of the solids according to step (a) can also be carried out by means of helical filters and / or sand filters and by sedimentation in sedimentation tanks. An overview of usable separation methods and separation principles can be found in the general technical literature, for example " Technical Microbiology "by Hermann Kretzschmar, pages 265 to 286, (Parey, 1968, ISBN 3489715144 ) or the manual " Filters and Filtration Handbook "(Elsevier, Advanced Technology, 4th Edition, ISBN 185617322 ).

Beispielsweise können Filterpressen, Drehfilteranlagen, Siebtrommelpressen, Bandpressen, Pressschnecken-Separatoren, Zentrifugen verschiedenster Größe und Bauart wie beispielsweise Dekanter (Schneckenaustragszentrifugen), Siebkerbbeziehungsweise Filterzentrifugen, Röhrenzentrifugen, Multikammerzentrifugen oder Düsen- beziehungsweise Tellerseparatoren, Mikrofiltrationsanlagen, Ultrafiltrationsanlagen, Filter wie Sandilfter und/oder Wendelfilter sowie Vakuumbandfilter mit Siebeinlagen eingesetzt werden.For example, filter presses, rotary filter systems, screen drum presses, belt presses, screw extruders, centrifuges of various sizes and types such as decanters (screw discharge centrifuges), Siebkerbbeziehweise filter centrifuges, tube centrifuges, multi-chamber centrifuges or nozzle separators, microfiltration systems, ultrafiltration systems, filters such as Sandilfter and / or helical filters and Vacuum belt filter can be used with screen inserts.

Bevorzugt stellt Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens mindestens ein Separationsverfahren ausgewählt aus der Gruppe der Siebfiltrations- und Zentrifugationsverfahren und Ultrafiltrationsverfahren und/oder Mikrofiltrationsverfahren sowie Verfahren, die die vorgenannten Verfahren miteinander kombinieren, dar. Vorzugsweise erfolgt die Abtrennung in Schritt (a) in Form somit in einer mechanischen Separation, besonders bevorzugt mittels einer Siebfiltration, einer Zentrifugation oder einer kombinierten Siebfiltrationszentrifugation. Bei der Kombination der Verfahren richtet sich die Reihenfolge des Einsatzes der Verfahren maßgeblich nach der Beschaffenheit der zu separierenden Mischung, insbesondere deren Fasergehalt und/oder deren Gelgehalt. Bevorzugt eingesetzt werden hierzu Pressschnecken- Separatoren und/oder Dekanter (Schneckenaustragszentrifugen).Preferably, step (a) of the process according to the invention represents at least one separation process selected from the group of sieve filtration and centrifugation processes and ultrafiltration processes and / or microfiltration processes and processes which combine the abovementioned processes with one another. The separation in step (a) is preferably carried out in the form thus in a mechanical separation, more preferably by means of a sieve filtration, centrifugation or a combined Siebfiltrationszentrifugation. In the combination of the methods, the order of use of the method depends essentially on the nature of the mixture to be separated, in particular its fiber content and / or its gel content. Prefers For this purpose press screw separators and / or decanters (screw discharge centrifuges) are used.

Schritt (b)Step (b)

Schritt (b) der Vorreinigung innerhalb des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst ein Entfernen von in dem wenigstens einen, einer anaeroben und/oder aeroben Behandlung zumindest teilweise zugänglichen Substrat enthaltenen stickstoffhaltigen Verbindungen mittels Strippen, wobei der pH-Wert des Substrats vor Durchführung des Strippens durch Zugabe wenigstens eines alkalischen anorganischen Kaliumsalzes auf einen pH-Wert > 9 eingestellt wird, unter Erhalt einer Mischung (B). Diese Mischung (B) kann als vorgereinigte Mischung (X) in Schritt (d) eingesetzt werden, sofern Schritt (b) erst nach Schritt (a) und (c) durchgeführt wird.Step (b) of the prepurification within the method according to the invention comprises stripping by removal of nitrogen-containing compounds contained in the at least one substrate which is at least partially accessible to anaerobic and / or aerobic treatment, wherein the pH of the substrate before stripping by addition of at least of an alkaline inorganic potassium salt is adjusted to a pH> 9 to obtain a mixture (B). This mixture (B) can be used as a prepurified mixture (X) in step (d), provided that step (b) is carried out only after steps (a) and (c).

Die eingesetzten alkalischen anorganischen Kaliumsalze sind verschieden von den nach Schritt (e) erhältlichen und in den Konzentraten (E1-K) und (E2-K) enthaltenen anorganischen Kaliumsalzen und/oder von den nach Schritt (f) jeweils erhältlichen anorganischen Kaliumsalzen.The alkaline inorganic potassium salts used are different from the inorganic potassium salts obtainable after step (e) and contained in the concentrates (E1-K) and (E2-K) and / or from the inorganic potassium salts obtainable after step (f).

Unter dem Begriff "stickstoffhaltige" Verbindungen werden dabei insbesondere organische stickstoffhaltige Verbindungen wie Amine und und/oder Ammoniumsalze und/oder Ammoniak verstanden. Vorzugsweise werden unter diesen stickstoffhaltigen Verbindungen keine anorganischen Nitrat-Salze verstanden, d.h. insbesondere keine stickstoffhaltigen Kalium- und/oder Natriumnitratsalze wie beispielsweise Kaliumnitrat.The term "nitrogen-containing" compounds are understood to mean in particular organic nitrogen-containing compounds such as amines and / or ammonium salts and / or ammonia. Preferably, these nitrogenous compounds are not understood to be inorganic nitrate salts, i. in particular, no nitrogen-containing potassium and / or sodium nitrate salts such as potassium nitrate.

Vorzugsweise sind die in Schritt (b) eingesetzten alkalischen anorganischen Kaliumsalze ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kaliumhydroxid, Kaliumcarbonat, Kaliumhydrogencarbonat und Mischungen davon. Besonders bevorzugt ist Kaliumhydroxid.Preferably, the alkaline inorganic potassium salts used in step (b) are selected from the group consisting of potassium hydroxide, potassium carbonate, potassium bicarbonate and mixtures thereof. Particularly preferred is potassium hydroxide.

Der Fachmann ist mit dem Begriff des "Strippens" vertraut. Beim Strippen (=Austreiben) werden vorzugsweise aus Flüssigkeiten (bevorzugt Wasser in der Abwasserreinigung) Inhaltsstoffe dieser Flüssigkeiten durch das Durchleiten von Gasen (Luft, Wasserdampf, Rauchgas etc.) aus der Flüssigkeit entfernt und in das Gas übergeführt. Die treibende Kraft hinter diesem Prozess ist, dass der Dampfdruck der aus der Flüssigkeit zu entfernenden Stoffe in der Flüssigkeit größer als in dem Gas ist und daher eine Übertritt von der Flüssigkeit in das Gas erfolgt. Die Flüssigkeit wird vorzugsweise im Gegenstrom, d.h. gegen die Fließrichtung des Gases durch eine sogenannte Stripp-Kolonne (eine röhrenförmige Einrichtung mit Einbauten zur Verwirbelung der Strömung) geleitet.The person skilled in the art is familiar with the term "stripping". When stripping (= expelling) are preferably from liquids (preferably water in wastewater treatment) ingredients of these liquids by the passage of gases (air, water vapor, flue gas, etc.) removed from the liquid and in the Gas transferred. The driving force behind this process is that the vapor pressure of the substances to be removed from the liquid in the liquid is greater than in the gas and therefore a transfer from the liquid to the gas takes place. The liquid is preferably passed countercurrently, ie counter to the flow direction of the gas, through a so-called stripping column (a tubular device with turbulence-inducing internals).

Schritt (c)Step (c)

Schritt (c) der Vorreinigung innerhalb des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst eine anaerobe und/oder aerobe Behandlung des einer anaeroben und/oder aeroben Behandlung zumindest teilweise zugänglichen Substrats, unter Erhalt einer Mischung (C). Diese Mischung (C) kann als vorgereinigte Mischung (X) in Schritt (d) eingesetzt werden, sofern Schritt (c) erst nach Schritt (a) und (b) durchgeführt wird. Teil der anaeroben und/oder aeroben Behandlung gemäß Schritt (c) ist vorzugsweise die Durchführung einer Ultrafiltration. Das dabei erhaltene Ultrafiltrationspermeat wird vorzugsweise als Mischung (C) eingesetzt, die wiederum als vorgereinigte Mischung (X) in Schritt (d) eingesetzt werden kann.Step (c) of the pre-purification within the method according to the invention comprises an anaerobic and / or aerobic treatment of the substrate which is at least partially accessible to an anaerobic and / or aerobic treatment to obtain a mixture (C). This mixture (C) can be used as a prepurified mixture (X) in step (d), provided that step (c) is carried out only after steps (a) and (b). Part of the anaerobic and / or aerobic treatment according to step (c) is preferably the carrying out of an ultrafiltration. The resulting ultrafiltration permeate is preferably used as mixture (C), which in turn can be used as prepurified mixture (X) in step (d).

Bei der anaeroben Behandlung handelt es sich um ein biologisches Verfahren, welches in Gegenwart von Mikroorganismen durchgeführt wird. Schritt (c) sieht zum Beispiel eine in Faultürmen durchgeführte kontrollierte anaerobe Faulung beziehungsweise Gärung vor. Dabei werden die leicht faulenden Verbindungen durch anaerobe Bakterienkulturen stufenweise zersetzt. Mittels einer ersten Phase, der so genannten Hydrolyse- und Versäuerungsphase, werden die Stoffe durch entsprechende Mikroorganismen hauptsächlich zu kurzkettigen Fettsäure beziehungsweise Carbonsäuren und Alkoholen sowie Wasserstoff und Kohlendioxid umgesetzt. Über die acetogene Phase entsteht letztlich Essigsäure, die dann in der zweiten Stufe, der Methanphase, durch entsprechende Mikroorganismen (Methanbakterien) zu Methan und Kohlendioxid umgesetzt wird. Zudem wird die Umsetzung von Wasserstoff und Kohlendioxid zu Methan und Wasser bewirkt. Neben dem Hauptprodukt Methan, das gezielt abgeführt wird und dann als Biogas-Komponente oder zur generellen Energieerzeugung (Netzeinspeisung) verwendet wird, können im Faulturm beispielsweise auch stickstoffhaltige Verbindungen wie insbesondere Ammoniak beziehungsweise entsprechende Ammoniumsalze entstehen, die gemäß Schritt (b) entfernt werden können. Der nach dem etwa 20-bis 30-tägigen Faulprozess verbleibende so genannte Faulschlamm (stabilisierter Klärschlamm) enthält eine hohe Menge an anorganischen Verbindungen wie anorganischen Alkalimetallsalzen, die im Faulturm nicht oder nur zu einem geringen Anteil umgesetzt bzw. abgebaut werden. Häufig werden auch größere Feststoffpartikel und Agglomerate, die in dem ursprünglichen Rohschlamm vorhanden sind, nur unvollständig zersetzt, obwohl sie die anaerob zersetzbaren Stoffe enthalten. Grund hierfür ist, dass die Angriffsfläche für die anaerobe Umsetzung in solchen Agglomeraten entsprechend klein ist.Anaerobic treatment is a biological process carried out in the presence of microorganisms. For example, step (c) provides for controlled anaerobic digestion or fermentation carried out in digester towers. The slightly rotting compounds are decomposed by anaerobic bacteria cultures gradually. By means of a first phase, the so-called hydrolysis and acidification phase, the substances are converted by corresponding microorganisms mainly to short-chain fatty acid or carboxylic acids and alcohols as well as hydrogen and carbon dioxide. The acetogenic phase ultimately produces acetic acid, which is then converted in the second stage, the methane phase, by corresponding microorganisms (methane bacteria) to methane and carbon dioxide. In addition, the conversion of hydrogen and carbon dioxide to methane and water is effected. In addition to the main product methane, which is deliberately dissipated and then used as a biogas component or for general power generation (grid feed), in the digester, for example, nitrogen-containing compounds such as in particular ammonia or corresponding ammonium salts arise, which can be removed according to step (b). The after about 20 to 30-day digestion process remaining so-called digested sludge (stabilized sewage sludge) contains a high amount of inorganic compounds such as inorganic alkali metal salts, which are not converted or degraded in the digester or only to a small extent. Often, even larger solid particles and agglomerates present in the original raw sludge are only partially decomposed, even though they contain the anaerobically decomposable materials. The reason for this is that the attack surface for the anaerobic conversion in such agglomerates is correspondingly small.

Bei der aeroben Behandlung handelt es sich um ein biologisches Verfahren, welches in Gegenwart von Mikroorganismen unter Einwirkung von Sauerstoff, insbesondere Luftsauerstoff, durchgeführt wird.The aerobic treatment is a biological process which is carried out in the presence of microorganisms under the action of oxygen, in particular atmospheric oxygen.

Schritt (d)Step (d)

Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst eine Behandlung der nach Durchführung der Vorreinigungsschritte (a), (b) und (c) - in beliebiger Reihenfolge - erhaltenen vorgereinigten Mischung (X) mittels Nanofiltration unter Erhalt eines Konzentrats (D1) und eines Permeats (D2).Step (d) of the process according to the invention comprises a treatment of the prepurified mixture (X) obtained by carrying out the prepurification steps (a), (b) and (c) by nanofiltration to obtain a concentrate (D1) and a permeate ( D2).

Vorzugsweise wird die vorgereinigte Mischung (X) vor Durchführung von Schritt (d) einer Mikrofiltration und/oder Ultrafiltration unterworfen, insbesondere wenn Schritt (a) keine solche Mikrofiltration und/oder Ultrafiltration darstellt. Insbesondere wird in diesem Fall das jeweilige bei der Mikrofiltration und/oder Ultrafiltration erhaltene Konzentrat als vorgereinigte Mischung (X) in Schritt (d) eingesetzt.The pre-purified mixture (X) is preferably subjected to microfiltration and / or ultrafiltration before carrying out step (d), in particular if step (a) does not represent such microfiltration and / or ultrafiltration. In particular, in this case, the respective concentrate obtained in microfiltration and / or ultrafiltration is used as prepurified mixture (X) in step (d).

Vorzugsweise weist das nach Durchführung von Schritt (d) erhaltene Konzentrat (D1) im Vergleich zur im Schritt (d) eingesetzten Mischung (C) eine höhere Menge an Sulfat-Ionen und das nach Durchführung von Schritt (d) erhaltene Permeat (D2) im Vergleich zum gemäß Schritt (d) erhaltenen Konzentrat (D1) eine höhere Menge an Chlorid-Ionen auf.Preferably, the concentrate (D1) obtained after carrying out step (d) has a higher amount of sulfate ions compared to the mixture (C) used in step (d) and the permeate (D2) obtained in step (d) Compared to the concentrate (D1) obtained in step (d), a higher amount of chloride ions.

Der Begriff "Nanofiltration" ist dem Fachmann bekannt, beispielsweise aus dem Fachbuch " Membranverfahren" von Thomas Melin und Robert Rautenbach, Springer Verlag, 2. Auflage, 2004 (Punkt 10.: Nanofiltrati on).The term "nanofiltration" is known to the person skilled in the art, for example from the textbook " Membrane method "by Thomas Melin and Robert Rautenbach, Springer Verlag, 2nd edition, 2004 (Item 10 .: Nanofiltrati on).

Vorzugsweise wird Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Temperatur durchgeführt, die die vorgereinigte Mischung (X) nach Durchführung der Schritt (a), (b) und (c) aufweist. Insbesondere beinhaltet Schritt (d) keine Kühlung der vorgereinigten Mischung (X). Vorzugsweise weist die vorgereinigte Mischung (X) eine Temperatur im Bereich von 5 bis 60°C oder von 5 bis 58°C, besonders bevorzugt von 10 bis 50°C oder von 20 bis 50°C, insbesondere von 20 bis 45°C, am meisten bevorzugt von 20 bis 35°C, auf, bei der Schritt (d) entsprechend durchgeführt wird. Vorzugsweise wird Schritt (d) bei einem pH-Wert der vorgereinigten Mischung von 6 bis 8, besonders bevorzugt bei pH7±0,25 durchgeführt.Preferably, step (d) of the process according to the invention is carried out at the temperature which comprises the prepurified mixture (X) after carrying out the steps (a), (b) and (c). In particular, step (d) does not involve cooling the prepurified mixture (X). Preferably, the prepurified mixture (X) has a temperature in the range from 5 to 60 ° C or from 5 to 58 ° C, particularly preferably from 10 to 50 ° C or from 20 to 50 ° C, in particular from 20 to 45 ° C, most preferably from 20 to 35 ° C, at which step (d) is carried out accordingly. Preferably, step (d) is carried out at a pH of the prepurified mixture of 6 to 8, more preferably at pH 7 ± 0.25.

In Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Durchführung der Nanofiltration eine Nanofiltrationsmembran eingesetzt. Jede handelsübliche Nanofiltrationsmembran (NF-Membran) eignet sich hierfür. Vorzugsweise sind solche handelsüblichen NF-Membranen im Wesentlichen durchlässig für einwertige Ionen wie Chlorid-Ionen, jedoch im Wesentlichen undurchlässig für zweiwertige Ionen wie Sulfat-Ionen. Vorzugsweise werden zweiwertige Ionen wie Sulfat-Ionen zu wenigstens 80%, besonders bevorzugt zu wenigstens 90%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der in der Mischung (X) enthaltenen Sulfat-Ionen durch die eingesetzte NF-Membran zurückgehalten. Vorzugsweise werden einwertige Ionen wie Chlorid-Ionen zu wenigstens 50 oder zu wenigstens 55%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der in der Mischung (X) enthaltenen Chlorid-Ionen durch die eingesetzte NF-Membran durchgelassen. Die sogenannte "Trenngrenze" der eingesetzten NF-Membran liegt vorzugsweise bei <200 Dalton.In step (d) of the method according to the invention, a nanofiltration membrane is used to carry out the nanofiltration. Any commercially available nanofiltration membrane (NF membrane) is suitable for this purpose. Preferably, such commercially available NF membranes are substantially permeable to monovalent ions such as chloride ions, but are substantially impermeable to divalent ions such as sulfate ions. Preferably, divalent ions such as sulfate ions are retained by at least 80%, particularly preferably at least 90%, in each case based on the total amount of the sulfate ions contained in the mixture (X) by the NF membrane used. Preferably, monovalent ions such as chloride ions are transmitted to at least 50 or at least 55%, based in each case on the total amount of the chloride ions contained in the mixture (X) through the NF membrane used. The so-called "separation limit" of the NF membrane used is preferably <200 daltons.

Vorzugsweise wird in Schritt (d) zumindest teilweise eine NF-Membran eingesetzt, die auf Polysulfonen als Trägermaterial basiert, welches vorzugsweise zumindest teilweise beschichtet ist, besonders bevorzugt zumindest teilweise mit wenigstens einem Polyamid-Homo- oder Copolymeren. Daneben können noch gegebenenfalls andere übliche NF-Membranen eingesetzt werden.Preferably, in step (d) at least partially an NF membrane is used which is based on polysulfones as a carrier material, which is preferably at least partially coated, more preferably at least partially with at least one polyamide homo- or copolymers. In addition, if necessary, other conventional NF membranes can also be used.

Schritt (d) wird vorzugsweise innerhalb einer Nanofiltrationsanlage durchgeführt, die aus drei Einheiten pro Modul, d.h. pro Druckrohr, besteht. Vorzugsweise ist jede Einheit ca. 1 m lang und weist einen Durchmesser von ca. 20 cm auf. Jede Einheit hat vorzugsweise eine Wirkfläche von 30 bis 40 m2, vorzugsweise von 34 bis 38 m2. Vorzugsweise werden die vorstehend genannten organischen Verunreinigungen (iii) an der NF-Membran abgetrennt, d.h. diese scheiden sich an der NF-Membran ab.Step (d) is preferably carried out within a nanofiltration unit consisting of three units per module, ie per pressure tube. Preferably, each unit is about 1 m long and has a diameter of about 20 cm. Each unit preferably has an effective area of from 30 to 40 m 2 , preferably from 34 to 38 m 2 . Preferably, the aforementioned organic impurities (iii) are separated on the NF membrane, ie they deposit on the NF membrane.

Vorzugsweise erfolgt Schritt (d) im sogenannten Crossflow-Modus, der eine vergleichsweise hohe Überströmung der NF-Membran vorsieht, um einer möglichen Konzentrationspolarisation entgegen zu wirken.Preferably, step (d) takes place in the so-called crossflow mode, which provides for a comparatively high overflow of the NF membrane in order to counteract a possible concentration polarization.

Bei der Durchführung von Schritt (d) kann der sogenannte Donnan-Effekt ausgenutzt werden. Dieser ist dem Fachmann bekannt (vgl. Fachbuch " Membranverfahren" von Thomas Melin und Robert Rautenbach, Springer Verlag, 2. Auflage, 2004 (Punkt 10.4: Donnan-Effekt).In carrying out step (d), the so-called Donnan effect can be exploited. This is known to the person skilled in the art (cf. Membrane Process "by Thomas Melin and Robert Rautenbach, Springer Verlag, 2nd edition, 2004 (Item 10.4: Donnan Effect).

Vorzugsweise enthält das nach Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens erhältliche Permeat (D2) keine organischen Verunreinigungen, insbesondere keine organischen Verunreinigungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (i) Wirkstoffe aus Arzneimitteln oder Pestiziden, (ii) Huminsäuren und/oder huminsäureartigen Verbindungen und (iii) Schleimstoffen wie Glykosaminoglykane (GAG) und/oder Mucopolysaccharide.The permeate (D2) obtainable after step (d) of the process according to the invention preferably contains no organic impurities, in particular no organic impurities selected from the group consisting of (i) active substances from medicaments or pesticides, (ii) humic acids and / or humic acid-like compounds and ( iii) mucilages such as glycosaminoglycans (GAG) and / or mucopolysaccharides.

Vorzugsweise wird vor Durchführung des Schrittes (d) vorzugsweise durch Zugabe wenigstens einer anorganischen Säure zur der nach Durchführung der Vorreinigungsschritte (a), (b) und (c) - in beliebiger Reihenfolge - erhaltenen vorgereinigten Mischung (X) ein pH-Wert im Bereich von 3 bis 8, oder 4 bis 8 oder 6 bis 8, insbesondere 5 bis 7, besonders bevorzugt von pH7±0,25 eingestellt. Vorzugsweise ist die hierfür eingesetzte anorganische Säure ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Schwefelsäure und Mischungen davon. Vorzugsweise werden die nach Schritt (e) erhältlichen und in den Konzentraten (E1-K) und (E2-K) enthaltenen gelösten anorganischen Kaliumsalze und/oder die nach Schritt (f) jeweils erhältlichen anorganischen Kaliumsalze zur elektrolytischen Herstellung der in diesem Schritt verwendeten anorganischen Säuren eingesetzt. Dies ist möglich aufgrund der jeweils in (E1-K) und (E2-K) enthaltenen Chlorid- und Sulfat-Ionen.Preferably, before carrying out step (d), preferably by adding at least one inorganic acid to the prepurified mixture (X) obtained after carrying out the prepurification steps (a), (b) and (c) - in any order - a pH in the range from 3 to 8, or 4 to 8 or 6 to 8, in particular 5 to 7, particularly preferably adjusted from pH 7 ± 0.25. Preferably, the inorganic acid used for this purpose is selected from the group consisting of hydrochloric acid, sulfuric acid and mixtures thereof. The dissolved inorganic potassium salts which are obtainable after step (e) and contained in the concentrates (E1-K) and (E2-K) and / or the inorganic potassium salts obtainable after step (f) are preferably added to the electrolytic catalyst Preparation of the inorganic acids used in this step used. This is possible due to the chloride and sulfate ions contained in (E1-K) and (E2-K).

Optionaler Schritt (d-1)Optional step (d-1)

Vorzugsweise wird das nach Durchführung von Schritt (d) erhaltene Permeat (D2) vor Durchführung der Elektrodialyse gemäß Schritt (e), die nachfolgend näher beschrieben wird, einem Schritt (d-1) unterworfen, nämlich

  • (d-1) Behandeln des Permeats (D2) mittels einer Membranfiltrationstechnik, vorzugsweise mittels Umkehrosmose oder Nanofiltration, besonders bevorzugt mittels Umkehrosmose, unter Erhalt eines Konzentrats (D2-K) und eines Permeats (D2-P), wobei das Konzentrat (D2-K) in diesem Fall im nachfolgenden Schritt (e) anstelle des Permeats (D2) eingesetzt wird.
Preferably, the permeate (D2) obtained after carrying out step (d) is subjected to a step (d-1) before carrying out the electrodialysis according to step (e), which will be described in more detail below
  • (d-1) treating the permeate (D2) by means of a membrane filtration technique, preferably by means of reverse osmosis or nanofiltration, particularly preferably by reverse osmosis, to obtain a concentrate (D2-K) and a permeate (D2-P), the concentrate (D2-P) K) is used in this case in the subsequent step (e) instead of the permeate (D2).

Der Begriff "Umkehrosmose" ist dem Fachmann bekannt. Dabei handelt es sich um einen Verfahrensschritt zur (Auf)konzentrierung von in Flüssigkeiten oder Mischungen gelösten Stoffen, bei der mittels Einwirkung von Druck der natürliche Osmose-Prozess umgekehrt wird. Dabei ist das Medium, in dem die Konzentration einer bestimmten Komponente verringert werden soll, durch eine halbdurchlässige (semipermeable) Membran von dem Medium getrennt, in dem die Konzentration erhöht werden soll. Dieses wird einem Druck ausgesetzt, der höher sein muss als der Druck, der durch das osmotische Verlangen zum Konzentrationsausgleich entsteht. Dadurch können die Moleküle des Lösungsmittels gegen ihre "natürliche" osmotische Ausbreitungsrichtung wandern. Das Verfahren drückt sie in das Kompartiment, in dem gelöste Komponenten weniger konzentriert vorliegen.The term "reverse osmosis" is known to the person skilled in the art. It is a process step for the concentration of substances dissolved in liquids or mixtures in which the natural osmosis process is reversed by the action of pressure. In this case, the medium in which the concentration of a certain component is to be reduced, separated by a semi-permeable (semipermeable) membrane from the medium in which the concentration is to be increased. This is subjected to pressure that must be higher than the pressure created by the osmotic desire to balance the concentration. This allows the molecules of the solvent to migrate towards their "natural" osmotic propagation direction. The process pushes them into the compartment where dissolved components are less concentrated.

Vorzugsweise wird nach Durchführung von Schritt (d) und vor Durchführung von Schritt (e) das nach Schritt (d) erhaltene Permeat (D2) in einem solchen Schritt (d-1) weiter (auf)konzentriert. Dies kann mittels eines geeigneten Membranverfahrens erfolgen wie beispielsweise einer Nanofiltration oder einer Umkehrosmose. Vorzugsweise wird das Permeat (D2) mittels Umkehrosmose behandelt, wobei nach Durchführung einer solchen Umkehrosmose ein Konzentrat (D2-K) und ein Permeat (D2-P) erhalten werden. Wird ein solcher Schritt (d-1) durchgeführt, wird vorzugsweise das dabei erhaltene Konzentrat (D2-K) anstelle des Permeats (D2) im Schritt (e) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt. Das erhältliches Permeat (D2-P) kann verworfen werden, bzw. kann als salzarmes Wasser eingeleitet werden.Preferably, after performing step (d) and before performing step (e), the permeate (D2) obtained after step (d) is further concentrated in such a step (d-1). This can be done by means of a suitable membrane process such as nanofiltration or reverse osmosis. Preferably, the permeate (D2) is treated by reverse osmosis, after which such a reverse osmosis a concentrate (D2-K) and a permeate (D2-P) are obtained. If such a step (d-1) is performed, preferably the concentrate (D2-K) thus obtained is used instead of the permeate (D2) in step (e) of the process according to the invention. The available permeate (D2-P) can be discarded, or can be introduced as low-salt water.

Schritt (e)Steps)

Schritt (e) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst eine Behandlung des nach Schritt (d) erhaltenen Konzentrats (D1) mittels Elektrodialyse unter Erhalt eines Konzentrats (E1-K) und eines Diluats (E1-D) und eine Behandlung des nach Schritt (d) erhaltenen Permeats (D2) mittels Elektrodialyse unter Erhalt eines Konzentrats (E2-K) und eines Diluats (E2-D).Step (e) of the process of the present invention comprises treating the concentrate (D1) obtained by step (d) by electrodialysis to obtain a concentrate (E1-K) and a diluate (E1-D) and treating it after step (d) Permeate (D2) by electrodialysis to obtain a concentrate (E2-K) and a diluate (E2-D).

Der Begriff "Elektrodialyse" ist dem Fachmann bekannt, beispielsweise aus dem Fachbuch " Handbuch der Abwasser- und Recyclingtechnik" von Ludwig Hartinger, Carl Hanser Verlag, 2. Auflage, 1991 (Punkt 7.6.3 auf den Seiten 523-532 ). Auch der Aufbau und der Betrieb von Elektrodialyseanlagen ist dem Fachmann bekannt, beispielsweise aus dem Fachbuch " Membranverfahren" von Thomas Melin und Robert Rautenbach, Springer Verlag, 2. Auflage, 2004 (Punkt 12.3 auf den Seiten 367-374 ).The term "electrodialysis" is known to the person skilled in the art, for example from the textbook " Handbuch der Abwasser- und Recyclingtechnik "by Ludwig Hartinger, Carl Hanser Verlag, 2nd edition, 1991 (Item 7.6.3 on pages 523-532 ). The construction and operation of electrodialysis systems is known in the art, for example from the textbook " Membrane method "by Thomas Melin and Robert Rautenbach, Springer Verlag, 2nd edition, 2004 (Item 12.3 on pages 367-374 ).

Vorzugsweise sind im nach Schritt (e) erhaltenen Konzentrat (E1-K) im Wesentlichen Sulfat-Ionen als Anionen sowie Kalium-Ionen (und Natrium-Ionen) als Kationen enthalten. Vorzugsweise ist das nach Schritt (e) erhaltene Konzentrat (E1-K) an gelöstem Natriumchlorid verarmt, d.h. es enthält eine wesentlich geringere Menge an gelöstem Natriumchlorid als das ebenfalls nach Schritt (e) erhaltene Konzentrat (E2-K). Die im Konzentrat (E1-K) enthaltenen Sulfat-Ionen und Kalium-Ionen (sowie Natrium-Ionen) können im nachfolgenden Schritt (f) in Form von Aphthitalit (K3Na(SO4)2) gewonnen werden. Aus Mischungen, in denen Sulfat-Ionen und Kalium-Ionen sowie Natrium-Ionen vorliegen, wird üblicherweise überwiegend Aphthitalit (K3Na(SO4)2), d.h. ein gemischtes Doppelsulfatsalz erhalten und nicht reines Kaliumsulfat und/oder Natriumsulfat (vgl. US Patent Nr. 1,936,070 ). Geringe Anteile an Kaliumsulfat können darin enthalten sein.Preferably, in the concentrate (E1-K) obtained after step (e), essentially sulfate ions as anions and potassium ions (and sodium ions) as cations are contained. Preferably, the concentrate (E1-K) obtained after step (e) is depleted in dissolved sodium chloride, ie it contains a substantially smaller amount of dissolved sodium chloride than the concentrate (E2-K) also obtained after step (e). The sulfate ions and potassium ions (as well as sodium ions) contained in the concentrate (E1-K) can be obtained in the following step (f) in the form of aphthitalite (K 3 Na (SO 4 ) 2 ). From mixtures in which sulfate ions and potassium ions and sodium ions are present, it is usual to obtain predominantly aphthitalite (K 3 Na (SO 4 ) 2 ), ie a mixed double sulphate salt and not pure potassium sulphate and / or sodium sulphate (cf. U.S. Patent No. 1,936,070 ). Small amounts of potassium sulfate may be included therein.

Vorzugsweise sind im nach Schritt (e) erhaltenen Konzentrat (E2-K) im Wesentlichen Chlorid-Ionen als Anionen sowie Kalium-Ionen (und Natrium-Ionen) als Kationen enthalten. Vorzugsweise ist das nach Schritt (e) erhaltene Konzentrat (E2-K) reich an Chlorid-Ionen, d.h. es enthält eine wesentlich höhere Menge an gelöstem Natriumchlorid als das ebenfalls nach Schritt (e) erhaltene Konzentrat (E1-K). Die im Konzentrat (E2-K) enthaltenen Chlorid-Ionen und Kalium-Ionen können im nachfolgenden Schritt (f) in Form von Kaliumchlorid (KCl) gewonnen werden. Dabei kann eine Abtrennung von KCl mittels des Sylvinit-Verfahrens erfolgen (vgl. Fachbuch der Chemischen Technologie, Winnacker und Küchler, Band 2, Anorganische Technologie 1, Carl Hanser Verlag, 4. Auflage, 1982, Kapitel 3.34, Seiten 288 bis 294 ).Preferably, in the concentrate (E2-K) obtained after step (e), essentially chloride ions are used as anions and potassium ions (and sodium ions) as cations contain. Preferably, the concentrate (E2-K) obtained after step (e) is rich in chloride ions, ie it contains a significantly higher amount of dissolved sodium chloride than the concentrate (E1-K) also obtained after step (e). The chloride ions and potassium ions contained in the concentrate (E2-K) can be obtained in the following step (f) in the form of potassium chloride (KCl). In this case, a separation of KCl can be carried out by means of the sylvinite method (cf. Textbook of Chemical Technology, Winnacker and Kuchler, Volume 2, Inorganic Technology 1, Carl Hanser Verlag, 4th edition, 1982, chapter 3.34, pages 288 to 294 ).

Der Begriff "im Wesentlichen" im Zusammenhang mit dem im Konzentrat (E1-K) enthaltenen Sulfat-Ionen als Anionen sowie Kalium-Ionen (und Natrium-Ionen) als Kationen bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung vorzugsweise, dass wenigstens 70 Gew.-%, vorzugsweise wenigstens 80 Gew.-%, besonders bevorzugt wenigstens 85 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt wenigstens 90 Gew.-%, der im Konzentrat (E1-K) Anionen Sulfat-Ionen sind bzw. dass wenigstens 70 Gew.-%, vorzugsweise wenigstens 80 Gew.-%, besonders bevorzugt wenigstens 85 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt wenigstens 90 Gew.-%, der im Konzentrat (E1-K) Kationen Kalium-Ionen (und Natrium-Ionen) sind.The term "essentially" in connection with the sulphate ions contained in the concentrate (E1-K) as anions as well as potassium ions (and sodium ions) as cations in the context of the present invention preferably means that at least 70% by weight. , preferably at least 80% by weight, particularly preferably at least 85% by weight, very particularly preferably at least 90% by weight, which are sulfate ions in the concentrate (E1-K) or at least 70% by weight , Preferably at least 80 wt .-%, more preferably at least 85 wt .-%, most preferably at least 90 wt .-%, in the concentrate (E1-K) cations are potassium ions (and sodium ions).

Der Begriff "im Wesentlichen" im Zusammenhang mit dem im Konzentrat (E2-K) enthaltenen Chlorid-Ionen als Anionen sowie Kalium-Ionen (und Natrium-Ionen) als Kationen bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung vorzugsweise, dass wenigstens 70 Gew.-%, vorzugsweise wenigstens 80 Gew.-%, besonders bevorzugt wenigstens 85 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt wenigstens 90 Gew.-%, der im Konzentrat (E2-K) Anionen Chlorid-Ionen sind bzw. dass wenigstens 70 Gew.-%, vorzugsweise wenigstens 80 Gew.-%, besonders bevorzugt wenigstens 85 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt wenigstens 90 Gew.-%, der im Konzentrat (E2-K) Kationen Kalium-Ionen (und Natrium-Ionen) sind.The term "substantially" in connection with the chloride ions contained in the concentrate (E2-K) as anions as well as potassium ions (and sodium ions) as cations preferably means within the meaning of the present invention that at least 70% by weight , preferably at least 80% by weight, more preferably at least 85% by weight, most preferably at least 90% by weight, of anions are chloride ions in the concentrate (E2-K) or at least 70% by weight , Preferably at least 80 wt .-%, more preferably at least 85 wt .-%, most preferably at least 90 wt .-%, in the concentrate (E2-K) cations are potassium ions (and sodium ions).

Vorzugsweise enthält insbesondere das Konzentrat (E2-K) neben den darin enthaltenen gelösten anorganischen Kaliumsalzen zudem gelöste anorganische Natriumsalze, insbesondere Natriumchlorid. Vorzugsweise enthält auch das Konzentrat (E1-K) neben den darin enthaltenen gelösten anorganischen Kaliumsalzen zudem gelöste anorganische Natriumsalze, insbesondere Natriumchlorid, jedoch ist die darin enthaltene Menge an gelösten anorganischen Natriumsalzen kleiner als im Fall von Konzentrat (E2-K).In particular, the concentrate (E2-K) preferably also contains dissolved inorganic sodium salts, in particular sodium chloride, in addition to the dissolved inorganic potassium salts contained therein. Preferably also contains the concentrate (E1-K) in addition to the dissolved inorganic contained therein Potassium salts also dissolved inorganic sodium salts, especially sodium chloride, but the amount of dissolved inorganic sodium salts contained therein is smaller than in the case of concentrate (E2-K).

Das nach Schritt (e) des erfindungsgemäßen Verfahrens erhältliche Diluat (E1-D) enthält nach Durchführung der Elektrodialyse gemäß Schritt (e) - sofern im ursprünglich eingesetzten Substrat vorhanden - organische Verunreinigungen, insbesondere organischen Verunreinigungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (i) Wirkstoffe aus Arzneimitteln oder Pestiziden und (ii) Huminsäuren und/oder huminsäureartigen Verbindungen. Diese können gegebenenfalls im nachfolgend beschriebenen optionalen Schritt (h) abgetrennt werden, vorzugsweise durch Säurefällung unter Erhalt des Filtrats (E1-D-K-F).The diluate (E1-D) obtainable after step (e) of the process according to the invention comprises, after carrying out the electrodialysis according to step (e) - if present in the substrate originally used - organic impurities, in particular organic impurities selected from the group consisting of (i) active substances from drugs or pesticides and (ii) humic acids and / or humic acid-like compounds. These may optionally be separated in optional step (h) described below, preferably by acid precipitation to give the filtrate (E1-D-K-F).

Schritt (f)Step (f)

Schritt (f) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst ein Behandeln der nach Schritt (e) erhaltenen Konzentrate (E1-K) und (E2-K) nach zumindest teilweisem Einengen der Konzentrate jeweils unabhängig voneinander mittels Kristallisation, wobei Schritt (f) jeweils gegebenenfalls ein- oder mehrfach wiederholt wird, zur Gewinnung von jeweils in den Konzentraten (E1-K) und (E2-K) enthaltenen gelösten anorganischen Kaliumsalzen, die von den in Schritt (c) eingesetzten alkalischen anorganischen Kaliumsalzen verschieden sind.Step (f) of the process according to the invention comprises treating the concentrates (E1-K) and (E2-K) obtained after step (e) after at least partial concentration of the concentrates in each case independently of one another by means of crystallization, step (f) in each case optionally or repeated several times, for the recovery of each of the concentrates (E1-K) and (E2-K) dissolved inorganic potassium salts, which are different from the used in step (c) alkaline inorganic potassium salts.

Vorzugsweise beinhaltet die Kristallisation gemäß Schritt (f) jeweils wenigstens drei Stufen (f1), (f2) und (f3).Preferably, the crystallization according to step (f) in each case comprises at least three stages (f1), (f2) and (f3).

Die Stufe (f1) sieht einStage (f1) looks

  • (f1) Einengen der nach Schritt (e) erhaltenen Konzentrate (E1-K) und (E2-K) jeweils unabhängig voneinander bei einer Temperatur im Bereich von 75°C bis zum Siedepunkt der Konzentrate (E1-K) und (E2-K) vor, wobei in (E2-K) enthaltenes anorganisches Natriumsalz, insbesondere Natriumchlorid, während der Durchführung von (f1) bei dieser Temperatur zumindest teilweise ausfällt und in (E1-K) enthaltenes anorganisches Natriumsalz, insbesondere Natriumchlorid, während der Durchführung von (f1) bei dieser Temperatur gegebenenfalls zumindest teilweise ausfällt, und wobei die Stufe (f1) solange durchgeführt wird, bis die jeweils darin enthaltenen bis zu diesem Zeitpunkt gelöst vorliegenden anorganischen Kaliumsalze beginnen, bei dieser Temperatur auszufallen.(f1) concentrating the concentrates (E1-K) and (E2-K) obtained after step (e) each independently at a temperature in the range from 75 ° C to the boiling point of the concentrates (E1-K) and (E2-K ), wherein in (E2-K) contained inorganic sodium salt, in particular sodium chloride, during the implementation of (f1) at least partially precipitates at this temperature and in (E1-K) contained inorganic sodium salt, especially sodium chloride, during the implementation of (f1 ) At this temperature, if appropriate, at least partially precipitated, and wherein the step (f1) is carried out until the respective contained therein until this time dissolved inorganic potassium salts begin to precipitate at this temperature.

Aufgrund der in den Konzentraten (E1-K) und (E2-K) gelöst vorliegenden anorganischen Salze weisen diese Konzentrate einen Siedepunkt >100°C auf, beispielsweise einen Siedepunkt von >100 bis 115°C. Der Siedepunkt bezieht sich jeweils auf den Siedepunkt bei Atmosphärendruck, d.h. bei 1 bar.Due to the inorganic salts present in the concentrates (E1-K) and (E2-K), these concentrates have a boiling point> 100 ° C., for example a boiling point of> 100 to 115 ° C. The boiling point refers to the boiling point at atmospheric pressure, i. at 1 bar.

Wenn während der Durchführung von Stufe (f1), insbesondere ausgehend von (E2-K), beobachtet wird, dass - neben anorganischen Natriumsalze, insbesondere Natriumchlorid, - auch die jeweils darin enthaltenen gelöst vorliegenden anorganischen Kaliumsalze beginnen auszufallen, wird vorzugsweise sofort zur Stufe (f2) übergegangen.If it is observed during the implementation of step (f1), in particular starting from (E2-K), that - in addition to inorganic sodium salts, in particular sodium chloride, - the dissolved inorganic potassium salts present therein in each case begin to precipitate, it is preferred to immediately go to step ( f2).

Dem Fachmann sind Methoden bekannt, mittels derer bestimmt werden kann, zu welchem Zeitpunkt während der Durchführung von Stufe (f1) die jeweils in (E1-K) und (E2-K) enthaltenen gelöst vorliegenden anorganischen Kaliumsalze beginnen auszufallen. Dieser Zeitpunkt kann mittels induktiv-gekoppelter Plasma-Atom-Emissionspektrometrie (ICP-OES) gemäß DIN EN ISO 11885 (Datum: 1.9.2009) bestimmt werden, wobei der Gehalt an den Elementen Natrium bzw. Kalium einer zu untersuchenden Probe, d.h. einer Probe enthaltend das/die ausgefallenen Salze während der Durchführung von Stufe (f1), ermittelt wird. Diese Probe oder eine Lösung der jeweiligen Probe wird in einem durch ein Hochfrequenzfeld erzeugtes Argonplasma thermisch angeregt und das aufgrund von Elektronenübergängen emittierte Licht als Spektrallinie der entsprechenden Wellenlänge sichtbar und mit einem optischen System analysiert. Dabei besteht eine lineare Beziehung zwischen der Intensität des emittierten Lichtes und der Gegenwart bzw. Konzentration des entsprechenden Elements wie Natrium bzw. Kalium. Vor Durchführung der Untersuchung werden anhand von bekannten Elementstandards (Referenzstandards), die in Abhängigkeit von der jeweiligen zu untersuchenden Probe Kalibrierungsmessungen durchgeführt. Anhand dieser Kalibrierungen kann die Gegenwart (oder Nicht-Gegenwart) von Kalium in der Probe bestimmt werden.Methods are known to the person skilled in the art by means of which it can be determined at which time during the performance of stage (f1) the dissolved inorganic potassium salts present in (E1-K) and (E2-K) in each case begin to precipitate. This time can be determined by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-OES) according to DIN EN ISO 11885 (date: 1.9.2009), wherein the content of the elements sodium or potassium of a sample to be examined, ie a sample containing the precipitated salts during the performance of step (f1). This sample or a solution of the respective sample is thermally excited in an argon plasma generated by a high frequency field and the light emitted due to electron transitions visible as a spectral line of the corresponding wavelength and analyzed with an optical system. There is a linear relationship between the intensity of the emitted light and the presence or concentration of the corresponding element, such as sodium or potassium. Before carrying out the test, calibration measurements are carried out on the basis of known element standards (reference standards), which are dependent on the particular sample to be examined. These calibrations can be used to determine the presence (or non-presence) of potassium in the sample.

Die Stufe (f2) sieht einStage (f2) looks

Abfiltrieren der nach Durchführung von Stufe (f1) aus (E2-K) zumindest teilweise ausgefallenen anorganischen Natriumsalze, insbesondere Natriumchlorid, und gegebenenfalls Abfiltrieren der nach Durchführung von Stufe (f1) aus (E1-K) gegebenenfalls zumindest teilweise ausgefallenen anorganischen Natriumsalze, insbesondere Natriumchlorid, bei der vorgenannten Temperatur gemäß Stufe (f1) jeweils unabhängig voneinander unter Erhalt der aus (E2-K) zumindest teilweise ausgefallenen anorganischen Natriumsalze, insbesondere Natriumchlorid, und des Filtrats (E2-K-F) sowie des eingeengten Konzentrates (E1-K) oder der aus (E1-K) zumindest teilweise ausgefallenen anorganischen Natriumsalze, insbesondere Natriumchlorid, und des Filtrats (E1-K-F), vor.Filtering off the inorganic sodium salts, in particular sodium chloride, which have at least partly precipitated after carrying out step (f1) from (E2-K) and, if appropriate, filtering off the inorganic sodium salts, in particular sodium chloride, which may optionally have been at least partially precipitated after carrying out step (f1) from (E1-K) , at the aforementioned temperature according to step (f1) each independently to obtain the at least partially precipitated from inorganic salts (E2-K), in particular sodium chloride, and the filtrate (E2-KF) and the concentrated concentrate (E1-K) or the from (E1-K) at least partially precipitated inorganic sodium salts, in particular sodium chloride, and the filtrate (E1-KF), before.

Die während der Durchführung von (f1) aus (E2-K) zumindest teilweise ausgefallenen Salze enthalten im Wesentlichen Natriumchlorid. Vorzugsweise enthalten die gemäß Stufe (f2) abfiltrierten anorganischen Salze, insbesondere die aus (E2-K) ausgefallenen anorganischen Salze Natriumchlorid in einer Menge von wenigstens 85 Gew.-%, besonders bevorzugt von wenigstens 90 Gew.-%, insbesondere von wenigstens 95 Gew.-%, jeweils bezogen auf Gesamtgewicht der abfiltrierten anorganischen Salze. Bei der Durchführung von Stufe (f1) können aus dem eingesetzten Konzentrat (E1-K) anorganische Natriumsalze ausfallen. In diesem Fall werden diese innerhalb der Stufe (f2) abfiltriert und man erhält das Filtrat (E1-K-F). Fallen bei Durchführung von Stufe (f1) keine anorganische Natriumsalze aus, so entfällt Stufe (f2) in diesem Fall und das gemäß Stufe (f1) eingeengte Konzentrat (E1-K) wird direkt in Stufe (f3) eingesetzt.The at least partially precipitated salts during the performance of (f1) from (E2-K) essentially contain sodium chloride. Preferably, the inorganic salts filtered off according to step (f2), in particular the inorganic salts precipitated from (E2-K), comprise sodium chloride in an amount of at least 85% by weight, more preferably of at least 90% by weight, in particular of at least 95% by weight .-%, in each case based on the total weight of the filtered inorganic salts. When step (f1) is carried out, inorganic sodium salts can be precipitated from the concentrate used (E1-K). In this case, they are filtered off within the step (f2) and the filtrate (E1-K-F) is obtained. If no inorganic sodium salts precipitate when step (f1) is carried out, step (f2) is omitted in this case and the concentrate (E1-K) concentrated according to step (f1) is used directly in step (f3).

Die Stufe (f3) sieht einStage (f3) looks

Abkühlen des Filtrats (E2-K-F) und Abfiltrieren von dann ausgefallenen anorganischen Kaliumsalzen und Einengen des Filtrats (E1-K-F) oder weiteres Einengen des bereits eingeengten Konzentrates (E1-K), jeweils unter Erhalt der dann aus (E1-K-F) oder aus dem bereits eingeengten Konzentrat (E1-K) ausgefallenen anorganischen Kaliumsalze, vor.Cooling of the filtrate (E2-KF) and filtering off then precipitated inorganic potassium salts and concentration of the filtrate (E1-KF) or further concentration of the already concentrated concentrate (E1-K), each with the then from (E1-KF) or from the already concentrated concentrate (E1-K) precipitated inorganic potassium salts, before.

Die Abkühlung gemäß Stufe (f3) im Zusammenhang mit dem Abkühlen des Filtrats (E2-K-F) wird vorzugsweise bei einer Temperatur <35°C, besonders bevorzugt <30°C durchgeführt. Vor bzw. während der Durchführung der Stufe (f3) wird daher auf eine solche Temperatur vorzugsweise abgekühlt.The cooling according to step (f3) in connection with the cooling of the filtrate (E2-K-F) is preferably carried out at a temperature <35 ° C, more preferably <30 ° C. Therefore, before or during the performance of step (f3), it is preferable to cool to such a temperature.

Das Einengen des Filtrats (E1-K-F) oder weiteres Einengen des (bereits) eingeengten Konzentrates (E1-K) erfolgt in Stufe (f3) unter Erhalt der dann aus (E1-K-F) oder aus dem bereits eingeengten Konzentrat (E1-K) ausgefallenen anorganischen Kaliumsalze. Vorzugsweise wird dieses Einengen bei einer Temperatur im Bereich von 75°C bis zum Siedepunkt des eingeengten Konzentrats (E1-K) oder des Filtrats (E1-K-F) durchgeführt.The concentration of the filtrate (E1-KF) or further concentration of the (already) concentrated concentrate (E1-K) takes place in step (f3) to obtain the then from (E1-KF) or from the already concentrated concentrate (E1-K) precipitated inorganic potassium salts. Preferably, this concentration is carried out at a temperature in the range of 75 ° C to the boiling point of the concentrated concentrate (E1-K) or the filtrate (E1-K-F).

Vorzugsweise wird nach der Stufe (f3) aus (E1-K-F) oder aus dem eingeengten Konzentrat (E1-K) Aphthitalit erhalten und aus (E2-K-F) Kaliumchlorid erhalten, vorzugsweise jeweils unabhängig in einer Reinheit im Bereich von 70 bis 95 Gew.-%.Preferably, after step (f3) from (E1-KF) or from the concentrated concentrate (E1-K), aphthitalite is obtained and from (E2-KF) potassium chloride is obtained, preferably each independently in a purity in the range of 70 to 95 wt. -%.

Bei der Durchführung der Stufen (f1) bis (f3) des Schrittes (f) des erfindungsgemäßen Verfahrens und dem Erhalt von Kaliumchlorid aus (E2-K-F) erfolgt dessen Abtrennung mittels des Sylvinit-Verfahrens: dabei kann man nach Durchführung der Stufe (f2) ausnutzen, dass sich Natriumchlorid bei gleichzeitiger Anwesenheit von Kaliumchlorid als Bodensatz bei höherer Temperatur schlechter als bei niedriger Temperatur löst: dadurch bleibt in (E2-K-F) enthaltenes Natriumchlorid beim Abkühlen gemäß Stufe (f3) in Lösung, wohingegen Kaliumchlorid ausfällt.When carrying out steps (f1) to (f3) of step (f) of the process according to the invention and obtaining potassium chloride from (E2-KF), it is separated off by means of the sylvinite process: in this case, after carrying out step (f2) take advantage of the fact that sodium chloride dissolves in the coexistence of potassium chloride as a sediment at higher temperature worse than at low temperature: this remains in (E2-KF) sodium chloride contained in the cooling according to step (f3) in solution, whereas potassium chloride precipitates.

Herstellung von in Schritt (b) eingesetzten alkalischen anorganischen KaliumsalzenPreparation of Alkaline Inorganic Potassium Salts Used in Step (b)

Die nach Schritt (e) erhältlichen und in den Konzentraten (E1-K) und/oder (E2-K) enthaltenen gelösten anorganischen Kaliumsalze und/oder die nach Schritt (f) jeweils erhältlichen anorganischen Kaliumsalze werden zur elektrolytischen Herstellung von den in Schritt (b) verwendeten alkalischen anorganischen Kaliumsalzen eingesetzt.The dissolved inorganic potassium salts obtainable after step (e) and contained in the concentrates (E1-K) and / or (E2-K) and / or the inorganic potassium salts obtainable after step (f) are used for the electrolytic production of b) used alkaline inorganic potassium salts.

Vorzugsweise ist diese elektrolytische Herstellung eine Membranelektrolyse, besonders bevorzugt eine Membranelektrolyse, bei der eine Vierkammer-Elektrolysezelle eingesetzt wird. Dadurch kann insbesondere gewährleistet werden, dass die Chlorid-Ionen der in den Konzentraten (E1-K) und/oder (E2-K) enthaltenen gelösten anorganischen Kaliumsalzen und/oder der in den nach Schritt (f) jeweils erhältlichen anorganischen Kaliumsalzen nicht zu Chlor umgesetzt werden.Preferably, this electrolytic production is a membrane electrolysis, particularly preferably a membrane electrolysis, in which a four-chamber electrolysis cell is used. In this way it can be ensured, in particular, that the chloride ions of the dissolved inorganic potassium salts contained in the concentrates (E1-K) and / or (E2-K) and / or the inorganic potassium salts which are respectively obtainable after step (f) do not become chlorine be implemented.

Vorzugsweise werden bei der elektrolytischen Herstellung von den in Schritt (b) verwendeten alkalischen anorganischen Kaliumsalzen zudem anorganische Säuren wie Salzsäure und/oder Schwefelsäure produziert, die zur Einstellung eines sauren pH-Wertes eingesetzt werden können, beispielsweise zur Einstellung eines sauren pH-Wertes der nach Schritt (c) erhaltenen Mischung (C) oder des nach Schritt (d) erhaltenen Konzentrats (D1) und/oder des nach Schritt (d) erhaltenen Permeats (D2), sollte dies erforderlich sein.In addition, inorganic acids, such as hydrochloric acid and / or sulfuric acid, which can be used to adjust an acidic pH, for example for adjusting an acidic pH, are preferably produced in the electrolytic production of the alkaline inorganic potassium salts used in step (b) Step (c) mixture (C) obtained or the concentrate (D1) obtained after step (d) and / or the permeate (D2) obtained after step (d), should this be necessary.

Optionale Schritte (g), (h) und (i)Optional steps (g), (h) and (i)

Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Verfahren wenigstens die weiteren Schritte (g), (h) und (i), nämlich

  • (g) Behandeln des nach Schritt (e) erhaltenen Diluats (E1-D) mittels Umkehrosmose oder Nanofiltration unter Erhalt des Konzentrats (E1-D-K) und des Permeats (E1-D-P),
  • (h) Einstellen des pH-Werts des Konzentrate (E1-D-K) durch Zugabe wenigstens einer anorganischen Säure auf einen pH-Wert ≤4 und Abfiltrieren der dann jeweils ausgefallenen Feststoffe unter Erhalt des Filtrats (E1-D-K-F) und
  • (i) Zuführen des nach Schritt (h) erhaltenen Filtrate (E1-D-K-F) zu dem nach Schritt (d) erhaltenen Konzentrat (D1).
Preferably, the method according to the invention comprises at least the further steps (g), (h) and (i), namely
  • (g) treating the diluate (E1-D) obtained after step (e) by means of reverse osmosis or nanofiltration to obtain the concentrate (E1-DK) and the permeate (E1-DP),
  • (h) adjusting the pH of the concentrate (E1-DK) by adding at least one inorganic acid to a pH ≤4 and filtering off the then precipitated solids to obtain the filtrate (E1-DKF) and
  • (i) feeding the filtrate (E1-DKF) obtained after step (h) to the concentrate (D1) obtained after step (d).

Das nach Schritt (e) erhaltene Diluat (E2-D) kann verworfen werden bzw. abgeleitet werden. Gleiches gilt für das nach Schritt (g) erhaltene Permeat (E1-D-P).The diluate (E2-D) obtained after step (e) can be discarded or derived. The same applies to the permeate (E1-D-P) obtained after step (g).

Vorzugsweise ist die in Schritt (h) eingesetzte anorganische Säure ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Schwefelsäure und Mischungen davon, und die nach Schritt (e) erhältlichen und in den Konzentraten (E1-K) und/oder (E2-K) enthaltenen anorganischen Kaliumsalze und/oder die nach Schritt (f) jeweils erhältlichen anorganischen Kaliumsalze werden zur elektrolytischen Herstellung von in Schritt (g) verwendeter anorganischer Säure eingesetzt.Preferably, the inorganic acid used in step (h) is selected from the group consisting of hydrochloric acid, sulfuric acid and mixtures thereof, and those obtainable after step (e) and in the concentrates (E1-K) and / or (E2-K) contained inorganic potassium salts and / or the respectively obtainable after step (f) inorganic potassium salts are used for the electrolytic production of used in step (g) inorganic acid.

Optionaler Schritt (j)Optional step (j)

Gegebenenfalls können die nach Stufe (f3) jeweils erhaltenen anorganischen Kaliumsalze weiter gereinigt werden, beispielsweise durch ein- oder mehrfache Umkristallisation mittels eines geeigneten Lösemittels wie zum Beispiel Wasser und/oder durch Waschen mit Wasser oder einer Salzlösung wie einer Natriumsalzlösung. Eine solche Umkristallisation und/oder ein solches Waschen stellt/stellen einen optionalen Schritt (j) dar.Optionally, the inorganic potassium salts respectively obtained according to step (f3) can be further purified, for example by single or multiple recrystallization by means of a suitable solvent such as water and / or by washing with water or a salt solution such as a sodium salt solution. Such recrystallization and / or washing represents an optional step (j).

Weitere optionale SchritteFurther optional steps

Vorzugsweise wird vor Durchführung des Schrittes (e) vorzugsweise durch Zugabe wenigstens einer anorganischen Säure zur nach Schritt (c) erhaltenen Mischung (C) oder jeweils zum nach Schritt (d) erhaltenem Konzentrat (D1) und zum nach Schritt (d) erhaltenem Permeat (D2) jeweils ein pH-Wert <4 eingestellt, um gegebenenfalls enthaltenes Hydrogencarbonat und/oder Carbonat in Kohlendioxid zu überführen.Preference is given to carrying out step (e), preferably by adding at least one inorganic acid to the mixture (C) obtained after step (c) or to the concentrate (D1) obtained after step (d) and to the permeate obtained after step (d) ( D2) each set a pH <4, in order to convert optionally contained bicarbonate and / or carbonate into carbon dioxide.

Vorzugsweise ist die hierfür eingesetzte anorganische Säure ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Schwefelsäure und Mischungen davon. Vorzugsweise werden die nach Schritt (e) erhältlichen und in den Konzentraten (E1-K) und/oder (E2-K) enthaltenen anorganischen Kaliumsalze und/oder die nach Schritt (f) jeweils erhältlichen anorganischen Kaliumsalze zur elektrolytischen Herstellung der in diesem Schritt verwendeten anorganischen Säuren eingesetzt.Preferably, the inorganic acid used for this purpose is selected from the group consisting of hydrochloric acid, sulfuric acid and mixtures thereof. The inorganic potassium salts obtainable after step (e) and contained in the concentrates (E1-K) and / or (E2-K) and / or the inorganic potassium salts obtainable after step (f) are preferably used for the electrolytic production of those used in this step used inorganic acids.

Vorzugsweise wird in keinem Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens irgendein alkalisches Natriumsalz (von außen) zugeführt, insbesondere wird im Schritt (b) kein solches alkalisches Natriumsalz wie Natriumhydroxid eingesetzt.Preferably, no alkaline sodium salt (from the outside) is fed into any step of the process according to the invention, in particular no such alkaline sodium salt as sodium hydroxide is used in step (b).

Die nachfolgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung, sind jedoch nicht einschränkend auszulegen.The following examples and comparative examples serve to illustrate the invention, but are not to be construed as limiting.

Beispiel und VergleichsbeispielExample and Comparative Example 1.1. VergleichsbeispielComparative example Vorreinigungsschritte (a), (b) und (c)Pre-purification steps (a), (b) and (c)

1 m3 Schweinegülle (enthaltend 6 Gew.-% Feststoffe; Bestimmung des Feststoffgehalts gemäß EN 12880) werden einer konventionellen Vorreinigung unterworfen. Dabei wird die Schweinegülle zunächst zentrifugiert, um die darin enthaltenen Feststoffe abzutrennen. Das resultierende Zentrifugat wird mit 10 L wässriger NaOH (40%-ig) alkalisiert und die resultierende Mischung unter Rühren auf 60°C erhitzt. Nachfolgend wird die Mischung einem konventionellen Strippungsschritt in einer üblichen Strippanlage unterworfen, um darin enthaltenen Ammoniak zu entfernen. Die Strippanlage weist einen Durchmesser von 10 cm auf. Der Füllkörper ist so ausgelegt, dass ein Durchsatz von 40 L/h an Flüssigkeit erzielt wird. Der Luftdurchsatz beträgt 4 m3/h. Das Ammoniak-haltige Gas wird zur Abscheidung von Ammoniak-reichem Wasser gekühlt. Das Kondenswasser wird abgetrennt und der restliche Ammoniak in der Luft mit Schwefelsäure ausgewaschen. Anschließend werden 7 L/m3 wässrige Schwefelsäure und hinzugefügt und die resultierende Mischung einer aeroben biologischen Behandlung unterworfen. Die aerobe biologische Behandlung wird als Membran-Bioreaktor betrieben. Teil dieser biologischen Behandlung ist die Durchführung einer Ultrafiltration. Das Permeat der Ultrafiltration wird nachfolgend in Schritt (d) weiter verwertet.1 m 3 of pig manure (containing 6% by weight of solids, determination of the solids content according to EN 12880) are subjected to a conventional pre-cleaning. The pig manure is first centrifuged to separate the solids contained therein. The resulting centrifugate is alkalized with 10 L aqueous NaOH (40%) and the resulting mixture is heated to 60 ° C with stirring. Subsequently, the mixture is subjected to a conventional stripping step in a conventional stripping plant to remove ammonia contained therein. The stripping system has a diameter of 10 cm. The packing is designed to achieve a throughput of 40 L / h of fluid. The air flow rate is 4 m 3 / h. The ammonia-containing gas is cooled to remove ammonia-rich water. The condensed water is separated off and the remaining ammonia in the air is washed out with sulfuric acid. Subsequently, 7 L / m 3 aqueous sulfuric acid and are added and subjected to the resulting mixture of an aerobic biological treatment. The aerobic biological treatment is operated as a membrane bioreactor. Part of this biological treatment is the implementation of ultrafiltration. The permeate of the ultrafiltration is subsequently recycled in step (d).

Schritt (d)Step (d)

Das erhaltene Ultrafiltrationspermeat wird nachfolgend einer Nanofiltration unterworfen. Diese wird bei 24°C-Permeatstemperatur und einem pH-Wert von ca. pH 7 durchgeführt. Als Nanofiltrationsmembran wird eine handelsübliche Nanofiltrationsmembran (NF-Membran) eingesetzt, die im Wesentlichen durchlässig für einwertige Ionen wie Chlorid-Ionen, Natrium-Ionen und Kalium-Ionen, jedoch im Wesentlichen undurchlässig für zweiwertige Ionen wie Sulfat-Ionen ist. Aufgrund des Donnan-Effektes wird die Durchlässigkeit insbesondere für Chlorid-Ionen zudem weiter erhöht. Die Trenngrenze der eingesetzten NF-Membran liegt bei <200 Dalton. Die NF-Membran ist eine biofilmresistente NF-Membran (BFR-NF-Membran). Die NF-Membran basiert auf Polysulfonen als Trägermaterial, welches mit einem Polyamid beschichtet ist. Es wird eine Nanofiltrationsanlage eingesetzt, die aus drei Einheiten pro Modul, d.h. pro Druckrohr, besteht. Jede Einheit ist ca. 1 m lang und weist einen Durchmesser von ca. 20 cm auf. Jede Einheit hat eine Wirkfläche von ca. 35 m2. Nach Durchführung der Nanofiltration werden ein Konzentrat (D1) und ein Permeat (D2) erhalten. Es werden ca. 230 L Konzentrat (D1) und ca. 760 L Permeat (D2) erhalten. In dem Permeat (D2) sind ca. 75% der im eingesetzten Ultrafiltrationspermeats enthaltenen Chlorid-Ionen enthalten. Im Konzentrat (D1) sind ca. 90% der im eingesetzten Ultrafiltrationspermeats enthaltenen Sulfat-Ionen enthalten. Im Konzentrat (D1) und im Permeat (D2) sind ca. jeweils 50% der im eingesetzten Ultrafiltrationspermeats enthaltenen Natrium- und Kalium-Ionen enthalten.The resulting ultrafiltration permeate is subsequently subjected to nanofiltration. This is carried out at 24 ° C permeate temperature and a pH of about pH 7. As a nanofiltration membrane, a commercially available nanofiltration membrane (NF membrane) is used, which is substantially permeable to monovalent ions such as chloride ions, sodium ions and potassium ions, but substantially impermeable to divalent ions such as sulfate ions. Due to the Donnan effect, the permeability is further increased, especially for chloride ions. The separation limit of the NF membrane used is <200 daltons. The NF membrane is a biofilm-resistant NF membrane (BFR-NF membrane). The NF membrane is based on polysulfones as a carrier material, which is coated with a polyamide. A nanofiltration system is used, which consists of three units per module, ie per pressure tube. Each unit is about 1 m long and has a diameter of about 20 cm. Each unit has an effective area of approx. 35 m 2 . After the nanofiltration, a concentrate (D1) and a permeate (D2) are obtained. About 230 L of concentrate (D1) and about 760 L of permeate (D2) are obtained. The permeate (D2) contains about 75% of the chloride ions contained in the ultrafiltration permeates used. The concentrate (D1) contains about 90% of the sulfate ions contained in the ultrafiltration permeate used. The concentrate (D1) and the permeate (D2) each contain about 50% of the sodium and potassium ions contained in the ultrafiltration permeates used.

Schritt (e)Steps)

Sowohl das nach Schritt (d) erhaltene Konzentrat (D1) als auch das nach Schritt (d) erhaltene Permeat (D2) werden einer Elektrodialyse unterzogen. Elektrodialyse von (D1) liefert das Konzentrat (E1-K) und das Diluat (E1-D) und Elektrodialyse von (D2) liefert das Konzentrat (E2-K) und das Diluat (E2-D). Das Konzentrat (E1-K) ist durch die Elektrodialyse um ca. den Faktor 3,5 angereichert. Das nach Schritt (d) erhaltene Permeat (D2) wird vor Durchführung der Elektrodialyse zur Aufkonzentrierung einer Umkehrosmose unterworfen. Das dann erhaltene Konzentrat (E2-K) ist durch die Elektrodialyse um ca. den Faktor 12,0 angereichert.Both the concentrate (D1) obtained after step (d) and the permeate (D2) obtained after step (d) are subjected to electrodialysis. Electrodialysis of (D1) gives the concentrate (E1-K) and the diluate (E1-D) and electrodialysis of (D2) gives the concentrate (E2-K) and the diluate (E2-D). The concentrate (E1-K) is enriched by electrodialysis by about a factor of 3.5. The permeate (D2) obtained after step (d) is subjected to reverse osmosis concentration prior to electrodialysis. The concentrate then obtained (E2-K) is enriched by electrodialysis by about a factor of 12.0.

Schritt (f)Step (f)

Beim Einengen des Konzentrats (E1-K) (durch Erhitzen auf seinen Siedepunkt) fallen geringe Mengen Natriumchlorid aus, welche in der Hitze bei der Siedetemperatur solange abgetrennt werden können, bis mittels ICP-OES zusätzlich der Ausfall von Kaliumsalzen beobachtet wird. Dann wird abfiltriert und das erhaltene Filtrat auf 20°C abgekühlt, wobei ein Salzgemisch aus Natriumsulfat, Kaliumsulfat, Kaliumchlorid und Glaserit ausfällt. Durch die darin enthaltenen hohen Mengen an Natrium, insbesondere durch die hohe anfallende Menge an Natriumsulfat, ist das erhaltene Salzgemisch nicht als Düngemittel brauchbar. Beim Einengen des Konzentrats (E2-K) (durch Erhitzen auf seinen Siedepunkt) fällt Natriumchlorid aus, welches in der Hitze bei der Siedetemperatur solange abgetrennt werden kann, bis mittels ICP-OES zusätzlich der Ausfall von Kaliumchlorid beobachtet wird. Dann wird abfiltriert und das erhaltene Filtrat abgekühlt, wobei Kaliumchlorid ausfällt und erhalten werden kann.When concentrating the concentrate (E1-K) (by heating to its boiling point) precipitate small amounts of sodium chloride, which can be separated in the heat at the boiling point until the loss of potassium salts is observed in addition by ICP-OES. It is then filtered off and the resulting filtrate is cooled to 20 ° C, wherein a salt mixture of sodium sulfate, potassium sulfate, potassium chloride and glaserite precipitates. The high levels of sodium contained therein, in particular due to the high amount of sodium sulfate, that is salt mixture obtained is not useful as a fertilizer. When concentrating the concentrate (E2-K) (by heating to its boiling point) precipitates sodium chloride, which can be separated in the heat at the boiling point until the loss of potassium chloride is additionally observed by ICP-OES. It is then filtered off and the resulting filtrate is cooled, whereby potassium chloride precipitates and can be obtained.

Das Verfahren ist ein kontinuierliches Verfahren. Zur Alkalisierung der vor dem Strippen eingesetzten Mischung wird fortwährend neues Natriumhydroxid zugesetzt.The process is a continuous process. To alkalize the mixture used before stripping, new sodium hydroxide is added continuously.

2.Second Beispielexample

Es wird das gleiche Verfahren umfassend die Schritte (a) bis (e) ausgehend von 1 m3 der gleichen Schweinegülle durchgeführt wie für das Vergleichsbeispiel unter Punkt 1. beschrieben. Es wird jedoch vor dem Strippen kein Natriumhydroxid zugegeben, sondern 50 L einer wässrigen Mischung aus Kaliumhydroxid und Natriumhydroxid zugegeben, die ein Mengen-Verhältnis von Kalium- zu Natrium-Ionen von ca. 4:1 aufweist. Diese wässrige Mischung wird durch Elektrolyse der nach Schritt (e) erhaltenen Konzentrate (E1-K) und/oder (E2-K) erhalten, so dass - nach einmaligem Zusatz einer solchen Mischung - die Salzfracht insgesamt nicht weiter erhöht wird: Das nach Durchführung der Elektrodialyse erhaltene Konzentrat (E1-K) weist ein Mengen-Verhältnis von Kalium- zu Natrium-Ionen von ca. 4:1 auf. Ein analoges Verhältnis weist auch das nach Durchführung der Elektrodialyse erhaltene Konzentrat (E2-K) auf. Jedes der nach Schritt (e) erhaltenen Konzentrate (E1-K) und (E2-K) kann somit mittels Membranelektrolyse zu einer Mischung aus Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid umgesetzt werden, welche dann wiederum fortwährend zur Alkalisierung der vor dem Strippen eingesetzten Mischung eingesetzt wird (anstelle des ausschließlichen Einsatzes von Natriumhydroxid wie im Vergleichsbeispiel 1.). Zudem wird vor der biologischen Behandlung anstelle von Schwefelsäure eine Mischung aus Schwefelsäure und Salzsäure eingesetzt.The same process is carried out comprising the steps (a) to (e) starting from 1 m 3 of the same pig manure as described for the comparative example under point 1 . However, no sodium hydroxide is added before stripping, but 50 L of an aqueous mixture of potassium hydroxide and sodium hydroxide is added, which has a potassium to sodium ion ratio of about 4: 1. This aqueous mixture is obtained by electrolysis of the concentrates (E1-K) and / or (E2-K) obtained according to step (e), so that - after a single addition of such a mixture - the total salt load is not further increased The electrodialysis concentrate (E1-K) has a ratio of potassium to sodium ions of about 4: 1. An analogous ratio also shows the concentrate (E2-K) obtained after conducting the electrodialysis. Each of the concentrates (E1-K) and (E2-K) obtained after step (e) can thus be converted by membrane electrolysis to a mixture of sodium hydroxide and potassium hydroxide, which in turn is used continuously to alkalize the mixture used before stripping (instead the exclusive use of sodium hydroxide as in Comparative Example 1 ). In addition, a mixture of sulfuric acid and hydrochloric acid is used instead of sulfuric acid before the biological treatment.

Das nach Durchführung der Elektrodialyse erhaltene Konzentrat (E1-K) weist zudem ein Mengen-Verhältnis von Chlorid- zu Sulfat-Ionen von ca. 1:2 auf. Das nach Schritt (e) erhaltene Konzentrate (E1-K) kann somit mittels Membranelektrolyse zu einer Mischung aus Salzsäure und Schwefelsäure umgesetzt werden, welche dann wiederum fortwährend zur Neutralisierung der vor der biologischen Behandlung eingesetzten Mischung eingesetzt wird (anstelle des ausschließlichen Einsatzes von Schwefelsäure wie im Vergleichsbeispiel 1.).The obtained after performing the electrodialysis concentrate (E1-K) also has a ratio of chloride to sulfate ions of about 1: 2 on. The concentrates (E1-K) obtained after step (e) can thus be converted into a membrane by means of membrane electrolysis Mixture of hydrochloric acid and sulfuric acid are reacted, which in turn is then used continuously to neutralize the mixture used before the biological treatment (instead of the exclusive use of sulfuric acid as in Comparative Example 1 ).

Jedes der nach Schritt (e) erhaltenen Konzentrate (E1-K) und/oder (E2-K) kann zudem mittels Membranelektrolyse zu einer Mischung aus Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid umgesetzt werden, welche dann wiederum fortwährend zur Alkalisierung der vor dem Strippen eingesetzten Mischung eingesetzt wird (anstelle des ausschließlichen Einsatzes von Natriumhydroxid wie im Vergleichsbeispiel 1.).Each of the concentrates (E1-K) and / or (E2-K) obtained after step (e) can also be converted by membrane electrolysis to a mixture of sodium hydroxide and potassium hydroxide, which in turn is used continuously to alkalize the mixture used before stripping (instead of the exclusive use of sodium hydroxide as in Comparative Example 1 ).

Schritt (f)Step (f)

Beim Einengen des Konzentrats (E1-K) (durch Erhitzen auf seinen Siedepunkt) können bis zur Einengung des Volumens auf 70% seines ursprünglichen Volumens geringe Mengen an Natriumchlorid (ca. 2%, bezogen auf die Gesamtmenge an Kalium-, Natrium-, Chlorid- und Sulfat-Ionen, die in (E1-K) enthalten waren) erhalten und in der Hitze abgetrennt werden und zwar solange, bis mittels ICP-OES zusätzlich der Ausfall von Kaliumsalzen beobachtet wird (Stufe (f1)). Dann werden die geringen Mengen an Natriumchlorid abfiltriert (Stufe (f2)) und das erhaltene Filtrat weiter durch Erhitzen auf seinen Siedepunkt eingeengt, wobei Glaserit ausfällt (Stufe (f3)). Die Ausbeute an Glaserit beträgt ca. 75% (bezogen auf die Gesamtmenge an Kalium-, Natrium-, Chlorid- und Sulfat-Ionen, die in (E1-K) enthalten waren). Die Reinheit des Glaserits beträgt ca. 85%, wobei diese beispielsweise durch Waschen mit Wasser noch weiter gesteigert werden kann. Aus dem nach Schritt (e) erhaltenen Diluat (E1-D) können durch Zugabe von Säure Huminsäure und huminsäureartige Verbindungen (Verunreinigungen (ii)) ausgefällt werden. Das erhaltene Glaserit kann aufgrund des nur geringen Natriumanteils als Düngemittel eingesetzt werden.Concentration of the concentrate (E1-K) (by heating to its boiling point) may reduce the volume to 70% of its original volume by adding small amounts of sodium chloride (about 2%, based on total potassium, sodium, chloride and sulfate ions contained in (E1-K) were obtained and separated in the heat and until the addition of ICP-OES in addition to the loss of potassium salts is observed (step (f1)). Then the small amounts of sodium chloride are filtered off (step (f2)) and the resulting filtrate is further concentrated by heating to its boiling point, whereby glaserite precipitates (step (f3)). The yield of glaserite is about 75% (based on the total amount of potassium, sodium, chloride and sulfate ions contained in (E1-K)). The purity of the Glaserits is about 85%, which can be further increased for example by washing with water. Humic acid and humic acid-like compounds (impurities (ii)) can be precipitated from the diluate (E1-D) obtained after step (e) by addition of acid. The resulting glaserite can be used as a fertilizer due to the low sodium content.

Beim Einengen des Konzentrats (E2-K) (durch Erhitzen auf seinen Siedepunkt) fällt Natriumchlorid aus (ca. 20%, bezogen auf die Gesamtmenge an Kalium-, Natrium-, Chlorid- und Sulfat-Ionen, die in (E2-K) enthalten waren), welches in der Hitze bei der Siedetemperatur solange abgetrennt werden kann, bis mittels ICP-OES zusätzlich der Ausfall von Kaliumsalzen beobachtet wird (Stufe (f1)). Dann wird abfiltriert (Stufe (f2)) und das erhaltene Filtrat auf 20°C abgekühlt, wobei Kaliumchlorid ausfällt und erhalten werden kann (Stufe (f3)). Die Ausbeute an Kaliumchlorid beträgt ca. 77% (bezogen auf die Gesamtmenge an Kalium-, Natrium-, Chlorid- und Sulfat-Ionen, die in (E2-K) enthalten waren). Die Reinheit des Kaliumchlorids beträgt ca. 80%, wobei diese beispielsweise durch Waschen mit Wasser noch weiter gesteigert werden kann.Concentration of the concentrate (E2-K) (by heating to its boiling point) causes sodium chloride to precipitate (about 20%, based on the total amount of potassium, sodium, chloride and sulfate ions present in (E2-K) contained), which can be separated in the heat at the boiling point until the loss of potassium salts is observed in addition by means of ICP-OES (step (f1)). It is then filtered off (step (f2)) and the resulting filtrate is cooled to 20 ° C, wherein Potassium chloride precipitates and can be obtained (step (f3)). The yield of potassium chloride is about 77% (based on the total amount of potassium, sodium, chloride and sulfate ions contained in (E2-K)). The purity of potassium chloride is about 80%, which can be further increased, for example by washing with water.

Das Verfahren ist ein kontinuierliches Verfahren. Zur Alkalisierung der vor dem Strippen eingesetzten Mischung wird fortwährend die vorstehend genannte Mischung aus Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid (40%-ig) zugegeben, die ein Mengen-Verhältnis von Kalium- zu Natrium-Ionen von ca. 4:1 aufweist. Wie vorstehend erwähnt wird diese aus einer Umsetzung der nach Schritt (e) erhaltenen Konzentrate (E1-K) und/oder (E2-K) Membranelektrolyse erhalten, so dass insgesamt zur Alkalisierung nicht ständig neue Salze zugesetzt werden müssen (die die Salzfracht erhöhen) und zudem auf den ausschließlichen Einsatz von unerwünschter Natronlauge verzichtet werden kann.The process is a continuous process. To alkalize the mixture used before stripping, the abovementioned mixture of sodium hydroxide and potassium hydroxide (40% strength), which has a ratio of potassium to sodium ions of about 4: 1, is continuously added. As mentioned above, this is obtained from a reaction of the concentrates (E1-K) and / or (E2-K) membrane electrolysis obtained according to step (e), so that overall new alkalis need not be continuously added to the alkalization (which increase the salt load) and also can be dispensed with the exclusive use of unwanted sodium hydroxide solution.

3. Experimentelle Resultate 3 . Experimental results

Vergleichsbeispiel zu 1. - Menge an Ionen nach Durchführung einzelner Verfahrensschritte Ionen Zentrifugat (a) nach Zentrifugation und vor Alkalisierung Ultrafiltrationspermeat nach Vorreinigung Konzentrat (D1) nach Nanofiltration Konzentrat (E1-K) nach Elektrodialyse KaliumIonen [g/L] 2,0 2,0 6,0 20,0 Natrium-Ionen [g/L] 0,5 3,8 12,0 44,0 ChloridIonen [g/L] 1,1 1,1 2,1 7,8 Sulfat-Ionen [g/L] 2,6 7,5 29,0 95,0 Comparative example to 1. Amount of ions after carrying out individual process steps ions Centrifugation (a) after centrifugation and before alkalization Ultrafiltration permeate after pre-cleaning Concentrate (D1) after nanofiltration Concentrate (E1-K) after electrodialysis Potassium ions [g / L] 2.0 2.0 6.0 20.0 Sodium ions [g / L] 0.5 3.8 12.0 44.0 Chloride ions [g / L] 1.1 1.1 2.1 7.8 Sulfate ions [g / L] 2.6 7.5 29.0 95.0

Beispiel zu 2. - Menge an Ionen nach Durchführung einzelner Verfahrensschritte Ionen Zentrifugat (a) nach Zentrifugation und vor Alkalisierung Ultrafiltrationspermeat nach Vorreinigung Konzentrat (D1) nach Nanofiltration Konzentrat (E1-K) nach Elektrodialyse KaliumIonen [g/L] 2,08 3,99 13,14 44,69 Natrium-Ionen [g/L] 0,63 1,10 3,38 11,50 Chlorid-Ionen [g/L] 1,77 2,34 4,86 17,69 Sulfat-Ionen [g/L] 2,35 3,55 13,78 38,59 Example for 2. - Amount of ions after carrying out individual process steps ions Centrifugation (a) after centrifugation and before alkalization Ultrafiltration permeate after pre-cleaning Concentrate (D1) after nanofiltration Concentrate (E1-K) after electrodialysis Potassium ions [g / L] 2.08 3.99 13.14 44.69 Sodium ions [g / L] 0.63 1.10 3.38 11,50 Chloride ions [g / L] 1.77 2.34 4.86 17.69 Sulfate ions [g / L] 2.35 3.55 13.78 38.59

Claims (15)

Ein Verfahren zur Gewinnung von anorganischen Kaliumsalzen aus wenigstens einem einer anaeroben und/oder aeroben Behandlung zumindest teilweise zugänglichen Substrat umfassend wenigstens die Schritte (a), (b), (c), (d), (e) und (f), nämlich
eine Vorreinigung umfassend die Schritte (a), (b) und (c): (a) Abtrennen von in dem wenigstens einen, einer anaeroben und/oder aeroben Behandlung zumindest teilweise zugänglichen Substrat enthaltenen Feststoffen, (b) Entfernen von in dem wenigstens einen, einer anaeroben und/oder aeroben Behandlung zumindest teilweise zugänglichen Substrat enthaltenen stickstoffhaltigen Verbindungen mittels Strippen, wobei der pH-Wert des Substrats vor Durchführung des Strippens durch Zugabe wenigstens eines alkalischen anorganischen Kaliumsalzes auf einen pH-Wert > 9 eingestellt wird und (c) anaerobe und/oder aerobe Behandlung des einer anaeroben und/oder aeroben Behandlung zumindest teilweise zugänglichen Substrats,
wobei die Reihenfolge der Schritte (a), (b) und (c) variabel ist und nach Durchführung dieser Schritte (a), (b) und (c) eine vorgereinigte Mischung (X) erhalten wird,
(d) Behandeln der nach Durchführung der Vorreinigungsschritte (a), (b) und (c) erhaltenen vorgereinigten Mischung (X) mittels Nanofiltration unter Erhalt eines Konzentrats (D1) und eines Permeats (D2), (e) Behandeln des nach Schritt (d) erhaltenen Konzentrats (D1) mittels Elektrodialyse unter Erhalt eines Konzentrats (E1-K) und eines Diluats (E1-D) und Behandeln des nach Schritt (d) erhaltenen Permeats (D2) mittels Elektrodialyse unter Erhalt eines Konzentrats (E2-K) und eines Diluats (E2-D), und (f) Behandeln der nach Schritt (e) erhaltenen Konzentrate (E1-K) und (E2-K) nach zumindest teilweisem Einengen der Konzentrate jeweils unabhängig voneinander mittels Kristallisation, wobei Schritt (f) jeweils gegebenenfalls ein- oder mehrfach wiederholt wird, zur Gewinnung von jeweils in den Konzentraten (E1-K) und (E2-K) enthaltenen gelösten anorganischen Kaliumsalzen, die von den in Schritt (b) eingesetzten alkalischen anorganischen Kaliumsalzen verschieden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die nach Schritt (e) erhältlichen und in den Konzentraten (E1-K) und/oder (E2-K) enthaltenen anorganischen Kaliumsalze und/oder die nach Schritt (f) jeweils erhältlichen anorganischen Kaliumsalze zur elektrolytischen Herstellung von den in Schritt (b) verwendeten alkalischen anorganischen Kaliumsalzen eingesetzt werden.
A process for recovering inorganic potassium salts from at least one at least partially anaerobic and / or aerobic treatment substrate comprising at least steps (a), (b), (c), (d), (e) and (f), namely
a pre-purification comprising steps (a), (b) and (c): (a) separating solids contained in the at least one substrate which is at least partially accessible to anaerobic and / or aerobic treatment, (b) strip removal of nitrogen-containing compounds contained in the at least one substrate which is at least partially accessible to anaerobic and / or aerobic treatment, wherein the pH of the substrate before conducting the stripping by adding at least one alkaline inorganic potassium salt to a pH > 9 is set and (c) anaerobic and / or aerobic treatment of the substrate which is at least partially accessible to an anaerobic and / or aerobic treatment,
wherein the sequence of steps (a), (b) and (c) is variable and after carrying out these steps (a), (b) and (c) a prepurified mixture (X) is obtained,
(d) treating the prepurified mixture (X) obtained after carrying out the prepurification steps (a), (b) and (c) by nanofiltration to obtain a concentrate (D1) and a permeate (D2), (e) treating by electrodialysis the concentrate (D1) obtained after step (d) to obtain a concentrate (E1-K) and a diluate (E1-D) and treating the permeate (D2) obtained after step (d) by electrodialysis to obtain a concentrate (E2-K) and a diluate (E2-D), and (f) treating the concentrates (E1-K) and (E2-K) obtained after step (e) after at least partial concentration of the concentrates in each case independently by crystallization, wherein step (f) is in each case optionally repeated one or more times, Recovery of each of the dissolved inorganic potassium salts contained in the concentrates (E1-K) and (E2-K), which are different from the alkaline inorganic potassium salts used in step (b), characterized in that the inorganic potassium salts obtainable after step (e) and contained in the concentrates (E1-K) and / or (E2-K) and / or the respectively available after step (f) inorganic potassium salts for the electrolytic production of the in Step (b) used alkaline inorganic potassium salts.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine, einer anaeroben und/oder aeroben Behandlung zumindest teilweise zugängliche Substrat ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Klärschlamm, Gülle, Rückständen aus Biogasanlagen und Mischungen davon.The method according to claim 1, characterized in that the at least one, anaerobic and / or aerobic treatment at least partially accessible substrate is selected from the group consisting of sewage sludge, manure, residues from biogas plants and mixtures thereof. Das Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es ein kontinuierliches Verfahren ist.The method according to claim 1 or 2, characterized in that it is a continuous process. Das Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in Schritt (c) eingesetzten alkalischen anorganischen Kaliumsalze ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Kaliumhydroxid, Kaliumcarbonat, Kaliumhydrogencarbonat und Mischungen davon.The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the alkaline inorganic potassium salts used in step (c) are selected from the group consisting of potassium hydroxide, potassium carbonate, potassium bicarbonate and mixtures thereof. Das Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung gemäß Schritt (d) wenigstens eine Nanofiltrationsmembran eingesetzt wird, die im Wesentlichen durchlässig für einwertige Chlorid-Ionen, jedoch im Wesentlichen undurchlässig für zweiwertige Sulfat-Ionen ist.The method according to one of the preceding claims, characterized in that for the implementation according to step (d) at least one nanofiltration membrane is used, which is substantially permeable to monovalent chloride ions, but substantially impermeable to divalent sulfate ions. Das Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt (d) durch Zugabe wenigstens einer anorganischen Säure bei einem pH-Wert im Bereich von 6 bis 8 durchgeführt wird, wobei die hierfür eingesetzte wenigstens eine anorganische Säure ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Schwefelsäure und Mischungen davon, und wobei die nach Schritt (e) erhältlichen und in den Konzentraten (E1-K) und (E2-K) enthaltenen gelösten anorganischen Kaliumsalze und/oder die nach Schritt (f) jeweils erhältlichen anorganischen Kaliumsalze zur elektrolytischen Herstellung der in diesem Schritt verwendeten anorganischen Säuren eingesetzt werden.The method according to one of the preceding claims, characterized in that step (d) is carried out by adding at least one inorganic acid at a pH in the range of 6 to 8, wherein the at least one inorganic acid used for this purpose is selected from the group consisting from hydrochloric acid, sulfuric acid and mixtures thereof, and wherein the dissolved inorganic potassium salts obtainable after step (e) and contained in the concentrates (E1-K) and (E2-K) and / or the in each case obtainable after step (f) inorganic potassium salts electrolytic production of the inorganic acids used in this step. Das Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
im nach Schritt (e) erhaltenen Konzentrat (E1-K) im Wesentlichen Sulfat-Ionen als Anionen sowie Kalium-Ionen und Natrium-Ionen als Kationen enthalten sind, und
im nach Schritt (e) erhaltenen Konzentrat (E2-K) im Wesentlichen ChloridIonen als Anionen sowie Kalium-Ionen und Natrium-Ionen als Kationen enthalten sind.
The method according to one of the preceding claims, characterized in that
in the concentrate (E1-K) obtained after step (e), essentially sulphate ions are contained as anions and potassium ions and sodium ions as cations, and
in the concentrate (E2-K) obtained after step (e), essentially chloride ions are contained as anions, and potassium ions and sodium ions are present as cations.
Das Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kristallisation gemäß Schritt (f) jeweils wenigstens drei Stufen (f1), (f2) und (f3) beinhaltet, (f1) Einengen der nach Schritt (e) erhaltenen Konzentrate (E1-K) und (E2-K) jeweils unabhängig voneinander bei einer Temperatur im Bereich von 75°C bis zum Siedepunkt der Konzentrate (E1-K) und (E2-K), wobei in (E2-K) enthaltenes anorganisches Natriumsalz während der Durchführung von (f1) bei dieser Temperatur zumindest teilweise ausfällt und in (E1-K) enthaltenes anorganisches Natriumsalz während der Durchführung von (f1) bei dieser Temperatur gegebenenfalls zumindest teilweise ausfällt, und wobei die Stufe (f1) solange durchgeführt wird, bis die jeweils darin enthaltenen bis zu diesem Zeitpunkt gelöst vorliegenden anorganischen Kaliumsalze beginnen, bei dieser Temperatur auszufallen, (f2) Abfiltrieren des nach Durchführung von Stufe (f1) aus (E2-K) zumindest teilweise ausgefallenen anorganischen Natriumsalze und gegebenenfalls Abfiltrieren der gegebenenfalls nach Durchführung von Stufe (f1) aus (E1-K) zumindest teilweise ausgefallenen anorganischen Natriumsalze bei der vorgenannten Temperatur gemäß Stufe (f1) jeweils unabhängig voneinander unter Erhalt der aus (E2-K) zumindest teilweise ausgefallenen anorganischen Natriumsalze und des Filtrats (E2-K-F) sowie des eingeengten Konzentrates (E1-K) oder des aus (E1-K) zumindest teilweise ausgefallenen anorganischen Natriumsalze und des Filtrats (E1-K-F), (f3) Abkühlen des Filtrats (E2-K-F) und Abfiltrieren von dann ausgefallenen anorganischen Kaliumsalzen und Einengen des Filtrats (E1-K-F) oder weiteres Einengen des bereits eingeengten Konzentrates (E1-K), jeweils unter Erhalt der dann aus (E1-K-F) oder aus dem bereits eingeengten Konzentrat (E1-K) ausgefallenen anorganischen Kaliumsalze. The method according to one of the preceding claims, characterized in that the crystallization according to step (f) in each case comprises at least three stages (f1), (f2) and (f3), (f1) concentrating the concentrates (E1-K) and (E2-K) obtained after step (e) each independently at a temperature in the range from 75 ° C to the boiling point of the concentrates (E1-K) and (E2-K ), wherein inorganic sodium salt contained in (E2-K) at least partially precipitates during the performance of (f1) at that temperature and inorganic sodium salt contained in (E1-K) during the execution of (f1), if appropriate, at least partially precipitates at this temperature, and wherein the step (f1) is carried out until the respective inorganic potassium salts contained therein until this time begin to precipitate at this temperature, (f2) filtering off the inorganic sodium salts which have precipitated at least partially after the reaction of step (f1) from (E2-K) and, if appropriate, filtering off the inorganic sodium salts which may be at least partially precipitated after carrying out step (f1) (E1-K) at the abovementioned temperature according to step (f1) in each case independently of one another to give at least partially precipitated inorganic sodium salts and of the filtrate (E2-KF) and of the concentrated concentrate (E1-K) or of (E1-K) at least partially precipitated from (E2-K) inorganic sodium salts and filtrate (E1-KF), (f3) cooling the filtrate (E2-KF) and filtering off then precipitated inorganic potassium salts and concentration of the filtrate (E1-KF) or further concentration of the already concentrated concentrate (E1-K), each to obtain the then from (E1-KF ) or from the already concentrated concentrate (E1-K) precipitated inorganic potassium salts. Das Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach Stufe (f3) aus dem Filtrat (E1-K-F) oder aus dem eingeengten Konzentrat (E1-K) Aphthitalit (K3Na(SO4)2) und aus dem Filtrat (E2-K-F) Kaliumchlorid erhalten wird.The method according to claim 8, characterized in that after step (f3) from the filtrate (E1-KF) or from the concentrated concentrate (E1-K) aphthitalite (K 3 Na (SO 4 ) 2 ) and from the filtrate (E2 -KF) potassium chloride is obtained. Das Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das nach Schritt (d) erhaltene Permeat (D2) vor Durchführung der Elektrodialyse gemäß Schritt (e) einem Schritt (d-1) unterworfen wird, nämlich (d-1) Behandeln des Permeats (D2) mittels Umkehrosmose unter Erhalt eines Konzentrats (D2-K) und eines Permeats (D2-P), wobei das Konzentrat (D2-K) im nachfolgenden Schritt (e) anstelle des Permeats (D2) eingesetzt wird. The process according to any one of the preceding claims, characterized in that the permeate (D2) obtained after step (d) is subjected to a step (d-1) before carrying out the electrodialysis according to step (e) (d-1) Treating the permeate (D2) by reverse osmosis to obtain a concentrate (D2-K) and a permeate (D2-P), wherein the concentrate (D2-K) in the subsequent step (e) instead of the permeate (D2 ) is used. Das Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nach Schritt (e) erhältlichen und in den Konzentraten (E1-K) und/oder (E2-K) enthaltenen anorganischen Kaliumsalze und/oder die nach Schritt (f) jeweils erhältlichen anorganischen Kaliumsalze mittels Membranelektrolyse zur Herstellung von den in Schritt (b) verwendeten alkalischen anorganischen Kaliumsalzen eingesetzt werden.The process according to any of the preceding claims, characterized in that the inorganic potassium salts obtainable after step (e) and contained in the concentrates (E1-K) and / or (E2-K) and / or those respectively obtainable after step (f) inorganic potassium salts are used by membrane electrolysis for the preparation of the alkaline inorganic potassium salts used in step (b). Das Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens die weiteren Schritte (g), (h) und (i) umfasst, nämlich (g) Behandeln des nach Schritt (e) erhaltenen Diluats (E1-D) mittels Umkehrosmose oder Nanofiltration unter Erhalt des Konzentrats (E1-D-K) und des Permeats (E1-D-P), (h) Einstellen des pH-Werts des Konzentrate (E1-D-K) durch Zugabe wenigstens einer anorganischen Säure auf einen pH-Wert ≤4 und Abfiltrieren der dann jeweils ausgefallenen Feststoffe unter Erhalt des Filtrats (E1-D-K-F) und (i) Zuführen des nach Schritt (h) erhaltenen Filtrate (E1-D-K-F) zu dem nach Schritt (d) erhaltenen Konzentrat (D1). The method according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least the further steps (g), (h) and (i), namely (g) treating the diluate (E1-D) obtained after step (e) by means of reverse osmosis or nanofiltration to obtain the concentrate (E1-DK) and the permeate (E1-DP), (h) adjusting the pH of the concentrate (E1-DK) by adding at least one inorganic acid to a pH ≤4 and filtering off the then precipitated solids to obtain the filtrate (E1-DKF) and (i) feeding the filtrate (E1-DKF) obtained after step (h) to the concentrate (D1) obtained after step (d). Das Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die in Schritt (h) eingesetzte anorganische Säure ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Schwefelsäure und Mischungen davon, und dass die nach Schritt (e) erhältlichen und in den Konzentraten (E1-K) und/oder (E2-K) enthaltenen anorganischen Kaliumsalze und/oder die nach Schritt (f) jeweils erhältlichen anorganischen Kaliumsalze zur elektrolytischen Herstellung von in Schritt (h) verwendeter anorganischer Säure eingesetzt werden.The process according to claim 12, characterized in that the inorganic acid used in step (h) is selected from the group consisting of hydrochloric acid, sulfuric acid and mixtures thereof, and that obtained in step (e) and in the concentrates (E1-K ) and / or (E2-K) contained inorganic potassium salts and / or after step (f) each available inorganic potassium salts for electrolytic Production of inorganic acid used in step (h) are used. Das Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor Durchführung des Schrittes (e) durch Zugabe wenigstens einer anorganischen Säure zur nach Schritt (c) erhaltenen Mischung (C) oder zum nach Schritt (d) erhaltenem Konzentrat (D1) und zum nach Schritt (d) erhaltenem Permeat (D2) jeweils ein pH-Wert <4 eingestellt wird, um gegebenenfalls enthaltenes Hydrogencarbonat und/oder Carbonat in Kohlendioxid zu überführen.The method according to one of the preceding claims, characterized in that prior to performing step (e) by adding at least one inorganic acid to the mixture (C) obtained after step (c) or to the concentrate (D1) obtained after step (d) and to after step (d) obtained permeate (D2) in each case a pH <4 is set to convert optionally contained bicarbonate and / or carbonate into carbon dioxide. Das Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine eingesetzte anorganische Säure ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Schwefelsäure und Mischungen davon, und dass die nach Schritt (e) erhältlichen und in den Konzentraten (E1-K) und/oder (E2-K) enthaltenen anorganischen Kaliumsalze und/oder die nach Schritt (f) jeweils erhältlichen anorganischen Kaliumsalze zur elektrolytischen Herstellung dieser wenigstens einen anorganischen Säure eingesetzt werden.The method according to claim 14, characterized in that the at least one inorganic acid used is selected from the group consisting of hydrochloric acid, sulfuric acid and mixtures thereof, and that available in step (e) and in the concentrates (E1-K) and / or (E2-K) contained inorganic potassium salts and / or the respectively obtainable after step (f) inorganic potassium salts for the electrolytic production of these at least one inorganic acid.
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